یک استراتژی انتخاب سکه بر اساس الگوریتم حریص و ژنتیکی

روش انتخاب سکه هنگام انتخاب مجموعه ای از خروجی های معاملاتی ناشناخته (UTXOS) از یک کیف پول یا حساب cryptocurrency ، به این فرآیند اشاره دارد. کاربردی ترین روش انتخاب سکه که در حال حاضر ارزهای رمزنگاری شده مبتنی بر UTXO به کار می روند ، الگوریتمی است که در مورد مجموعه خاصی از UTXOS تصمیم می گیرد که با مبلغ هدف مطابقت داشته باشد و هزینه معامله را محدود کند. با این حال ، این رویکرد برای هزینه های پایین معامله ، تعمیر و نگهداری مطلوب از کل شبکه را معامله می کند ، زیرا بسیاری از UTXO های با ارزش پایین که به عنوان "گرد و غبار" شناخته می شوند ، تولید می شوند. با گذشت زمان ، این امر بر مقیاس پذیری و مدیریت شبکه cryptocurrency با بزرگتر شدن مجموعه جهانی UTXO ها تأثیر می گذارد. بنابراین ، یک فوریت برای یافتن یک روش انتخاب سکه با عملکرد بالاتر مناسب برای ارزهای رمزپایه مبتنی بر UTXO وجود دارد. در این مقاله روشی مبتنی بر الگوریتم حریص و ژنتیکی برای انتخاب موثر مجموعه های UTXOS در بیت کوین ارائه شده است. هدف اصلی این استراتژی انتخاب سکه ، نزدیک شدن هرچه بیشتر به هدف و همچنین حفظ و کاهش تعداد ورودی های UTXO است.

روی نسخه خطی کار می کنید؟

از رایج ترین اشتباهات خودداری کنید و نسخه خطی خود را برای ویراستاران ژورنال آماده کنید.

مقدمه

در سال 2008 ، Satoshi Nakamoto مقاله "بیت کوین: یک سیستم نقدی الکترونیکی همتا به همسالان" را منتشر کرد ، که یک معماری ارز الکترونیکی غیر متمرکز بر اساس فناوری رمزگذاری نامتقارن ، شبکه P2P ، تمبر زمان ، مکانیسم الگوریتم هش ، توزیع الگوریتم اجماع توزیع شده و الگوریتم اجماع توزیع شده و الگوریتم و اجماع توزیع شده را شرح داد. مکانیسم پاداش اقتصادی [1]. در همین حال ، این مقاله همچنین تولد رسمی بیت کوین را نشان داد.

در بیت کوین ، یک بلوک یک واحد ذخیره سازی است که برای ذخیره عمومی چندین معاملات به طور دائم استفاده می شود. تولید یک بلوک به عنوان معدن در نظر گرفته می شود ، که یک فرآیند بسته بندی معاملات به بلوک ها و پیدا کردن یک عدد تصادفی است که یک مشکل رمزنگاری را حل می کند.

ممکن است چندین ماینر وجود داشته باشد که سعی در ایجاد یک بلوک به طور همزمان دارند. با این حال، احتمال استخراج یک بلوک متناسب با قدرت هش ماینر است. بنابراین، ماینر با قدرت هش بالاتر احتمال بیشتری دارد که nonce را پیدا کند. هنگامی که یک ماینر یک تراکنش را در یک بلوک بسته بندی می کند، تراکنش ابتدا تایید می شود و سپس به بلاک چین متصل می شود. زمانی که این بلوک شش تایید متوالی بلوک را دریافت کرد، تراکنش تایید شده در نظر گرفته می شود. یک مولد تراکنش می تواند برای جلب توجه ماینرها کارمزد تراکنش ارائه دهد تا احتمال بسته بندی و تایید تراکنش بیشتر باشد.

بیت کوین یک برنامه غیرمتمرکز است که از مدل UTXO استفاده می کند، که در آن UTXO ها به عنوان ورودی تراکنش مصرف می شوند و توسط خروجی های تراکنش ایجاد می شوند. پرداخت کننده می تواند تراکنش ها را از طریق شبکه P2P بدون عبور از دیگر پلتفرم های شخص ثالث ایجاد و پخش کند. این نوع ساختار می تواند جایگزین شخص ثالث قابل اعتماد شود. تمام تراکنش ها به صورت باز، شفاف و توزیع شده در بلوک ذخیره می شوند. آدرس های بیت کوین معادل حساب ها در سیستم های مالی سنتی هستند، اما آدرس ها به هویت اجتماعی واقعی که از حریم خصوصی کاربران محافظت می کند، مرتبط نیستند.

در حال حاضر [2]، تعداد کل کیف پول های بیت کوین حدود 32 میلیون است. از آنجایی که یک کاربر می تواند بیش از یک کیف پول داشته باشد، نمی توان تعداد کاربران فعال را مشاهده کرد، این تعداد نیز به سرعت در حال رشد است زیرا افراد بیشتری به کاربران جدید بیت کوین تبدیل می شوند. با توسعه بیت کوین، نرخ های ورود تراکنش های بزرگ گهگاه مشاهده شده است. بلوک بیت کوین نمی تواند همه آنها را در خود جای دهد، زیرا این محدودیت وجود دارد که اندازه یک بلوک نمی تواند از 1 مگابایت تجاوز کند [3]. کیف پول در ارزهای رمزپایه مبتنی بر UTXO چندین UTXO متعلق به حساب های خاص را مدیریت می کند. هنگامی که صاحب یک کیف پول می خواهد تراکنش را انجام دهد، کیف پول از روش انتخاب سکه خود برای انتخاب مجموعه خاصی از UTXO ها برای تامین مالی این تراکنش استفاده می کند.

روش انتخاب سکه ای که بیت کوین استفاده می کند، یک رویکرد انتخاب تصادفی است که کارایی پایینی دارد، زیرا همیشه نمی تواند اطمینان حاصل کند که هدف برآورده شده است و با افزایش UTXO ها، دشواری یافتن یک تطابق مناسب نیز افزایش می یابد. هسته بیت کوین «گرد و غبار» را به عنوان مقدار کمی از بیت کوین باقی مانده در کیف پول یا آدرسی که قادر به پردازش تراکنش نیست، تعریف می کند، زیرا ارزش آن کمتر از هزینه تراکنش مورد نیاز است. ما گرد و غبار را به عنوان یک UTXO تعریف می کنیم که ارزش آن کمتر از هزینه تراکنش برای صرف آن است. به عنوان مثال، ورودی Pay to Public Key Hash (P2PKH) 148 بایت، خروجی 34 بایت و اطلاعات اضافی در داده های تراکنش 10 بایت است. یک تراکنش با دو خروجی باید حداقل 192 ساتوشی با حداقل کارمزد تراکنش پیش فرض (1 ساتوشی در هر بایت) پرداخت کند. در این مثال، اگر ورودی P2PKH کمتر از 192 ساتوشی باشد، "گرد و غبار" در نظر گرفته می شود.

تولید گرد و غبار یکی از کاستی های مدل UTXO است. زمانی که کاربر نیاز به ایجاد تراکنش دارد، هسته بیت کوین از استراتژی خود برای انتخاب مجموعه ای از UTXO ها در حساب کاربر استفاده می کند [4]. UTXO را که فراتر از هدف است انتخاب می کند و دو سکه جدید تولید می کند که یکی پرداخت می شود و دیگری به عنوان "تغییر". معمولاً برای رسیدن به مبلغ تراکنش هدف، چندین سکه جمع می کند. این پیچیدگی ها زمانی که عوامل دیگری مانند کارمزد معاملات و تولید گرد و غبار در نظر گرفته شوند، پیامدهای بیشتری خواهند داشت. لازم به ذکر است که کارمزد تراکنش بر اساس وضعیت انتخاب سکه در یک تراکنش محاسبه می شود. همچنین، توجه داشته باشید که وقتی سکه های بزرگ به سرعت خرج می شوند، انباشته ای از سکه های کم ارزش باقی می ماند که ممکن است به دلیل پایین تر بودن از کارمزد تراکنش مورد نیاز، تراکنش غیرممکن شود.

این پیامدها ضرورت یک استراتژی انتخاب سکه کارآمد را برای ارزهای دیجیتال مبتنی بر UTXO نشان می دهد. یک روش انتخاب سکه با کارایی بالا روشی است که انتخاب مقدار مناسبی از UTXOها را برای جلوگیری از کارمزدهای بالای تراکنش و همچنین کاهش تولید گرد و غبار با مصرف زودتر سکه های با ارزش پایین در نظر می گیرد. این مقاله یک استراتژی جدید انتخاب سکه را بر اساس الگوریتم حریص و ژنتیک پیشنهاد می کند. هدف آن استفاده کامل از سکه های کم ارزش برای رسیدن به مبلغ تراکنش برای جلوگیری از تولید گرد و غبار و حفظ یا حتی کاهش تعداد سکه ها برای جلوگیری از هزینه های بیش از حد تراکنش است.

ساختار داده های اساسی در بیت کوین و مشکل انتخاب سکه

ساختار تراکنش بیت کوین

مدل UTXO که در شکل 1 نشان داده شده است، مدل تراکنش است که توسط ساتوشی ناکاموتو ابداع شده است. هر تراکنش دارای یک شماره نسخه، شماره ورودی تراکنش، چندین ورودی و خروجی تراکنش و زمان قفل است. شماره نسخه و زمان قفل هر کدام چهار بایت را اشغال می کنند. زمان قفل اولین زمانی را که یک تراکنش معتبر است را مشخص می کند. تراکنش با زمان قفل می تواند در یک بلوک گنجانده شود اگر ارتفاع بلوک یا زمان فعلی به زمان قفل مورد نیاز تراکنش برسد. در غیر این صورت، ماینر این تراکنش را در بلوک فعلی [5] لحاظ نخواهد کرد. هدف از این زمان قفل این است که ماینرها را از اسنایپ فیس جلوگیری کند [6].

تعداد بایت های اشغال شده توسط ورودی تراکنش و خروجی تراکنش می تواند متفاوت باشد و به مقدار مربوطه آنها بستگی دارد. ساختار ورودی تراکنش در شکل 2 و ساختار خروجی تراکنش در شکل 3 نشان داده شده است. مدل