GIST开发同时实现去中心化与能源效率的算法
Lee Heungno电气电子计算机工学系教授研究团队
光州科学技术院（GIST）电气电子计算机工程系研究团队在教授 Lee Heungno 带领下，开发出一种在强化区块链去中心化特性同时提高能效的新型共识算法“ECCVCC（Error Correction Code Verifiable Computation Consensus，基于纠错码的可验证计算共识算法）”，该院于4日对此予以公布。
此次研究在保留既有工作量证明（PoW）区块链优点的同时，被视为一项能够同时解决能源浪费和挖矿集中化问题的技术而备受关注。该算法弥补了工作量证明和权益证明（PoS）各自存在的局限性，被寄予厚望，将作为新的替代方案，成长为下一代区块链生态的基础技术。
区块链技术是一种即便没有中央管理者，也能在参与者之间维持数据可信度和完整性的分布式系统，其核心在于“共识算法”。最广为人知的工作量证明方式，是让参与者竞争性地解复杂密码难题，在“无对话”环境下达成共识，结构简单稳定，且大量节点可以参与，从而具备高度去中心化特性。
节点是构成区块链网络的单个计算机或服务器，用于存储交易信息，与其他节点进行数据收发，并在区块生成、验证、传播等网络维持过程中发挥关键作用。
然而，随着专用集成电路（ASIC）设备的出现，这一结构的局限性暴露出来。少数拥有专门针对特定运算优化的高性能设备的矿工垄断了区块生成权，致使工作量证明反而在中心化方面变得脆弱，同时其巨大的电力消耗问题也备受诟病。实际上，有分析指出，比特币网络的年度耗电量已接近整个波兰的用电水平。
基于上述原因，包括“以太坊”在内的新兴区块链纷纷转向或采用权益证明方式。然而，权益证明同样存在区块生成权集中于大量持有加密货币的少数人手中的问题，并且由于其基于复杂通信的“对话式共识”结构，在去中心化与可扩展性方面也存在局限。尤其是在权益证明为基础的网络中，少数验证者可以随意操纵交易顺序以牟取不当利益的最大可提取价值（MEV）问题愈发严重。
研究团队开发的 ECCVCC 是为解决上述问题而设计的下一代共识算法。这一方式将无线通信中使用的纠错码（ECC）技术引入区块链难题结构，是一种新形式的工作量证明，每次都会生成即便使用 ASIC 也难以事先优化的全新难题。该算法在每个区块中利用前一块的哈希值生成随机性很强的“奇偶校验矩阵”，并以此构建难题。由于难题的结构和答案条件每次都不同，ASIC 设备无法一并适用。与此同时，该算法保留了工作量证明的无对话特性，在维持网络结构简单的前提下，依然能够保障去中心化与可扩展性。
研究团队通过仿真验证了 ECCVCC 比现有比特币方式具有更高的去中心化程度，并且相较近期提出的多种抗 ASIC 型工作量证明，其抗性高出约19倍。此外，研究团队将“可验证掷币函数”与 ECCVCC 结合，使每个区块参与解题的节点数量可以自动调节，从而减少不必要的能源消耗并最大化效率。
该算法已实际应用于由教授 Lee Heungno 实验室创办企业 Riverbance 株式会社开发和运营的主网“WorldLand My AI Network”，从而验证了该技术的实用性与稳定性。
Lee Heungno 教授表示：“本次研究在保留工作量证明简单性和去中心化优势的同时，提出了一种能够解决 ASIC 垄断和能源浪费问题的新方案”，“基于 ECCVCC 的区块链将成为‘基于区块链的用户所有型人工智能代理服务（My AI Network）’等多种未来技术服务的基础基础设施。”
此次研究由 GIST 电气电子计算机工程系 Lee Heungno 教授负责指导，博士课程研究生 Choi Haeung 与 Kim Seungmin 执行，并获得信息通信规划评价院（IITP）大学信息通信技术研究中心（ITRC）项目的资助。研究成果已于今年6月24日在线发表在国际学术期刊《IEEE Transactions on Information Forensics and Security》上。
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