强链质量：区块空间分配的新范式

链质量（CQ）是区块链的核心属性。简而言之，它意味著：持有总质押份额的3%就能在长期内对区块空间拥有3%的控制权。链质量在吞吐量较低的早期区块链中足以成立——但现代区块链的带宽更高，能够在单个区块中提交大量交易。

这促成了一个更强、更新的概念，用以捕捉每个区块内部对区块空间的分配，而不仅仅是随时间平均的比例。我们称之为强链质量（SCQ）：持有总质押份额的3%，在每个区块中就能对区块空间拥有3%的控制权。实质上，这一特性使持有者在高吞吐的区块链中能够获得“虚拟通道”，从而保证其交易被包含。

比特币的一个关键创新，如今几乎存在于所有区块链之中，是在协议内引入对区块提出者的奖励机制：成功将一个区块附加到状态机的参与方会获得新铸造的代币和交易费用。此类奖励在状态转移函数中被规定，并反映在终态系统状态中。在传统分布式计算中，参与方被分为诚实方和恶意方。没有必要为诚实行为提供奖励；它们的诚实性被视为模型的一部分。

在密码经济模型中，参与方被建模为理性主体，可能具有未知的效用函数——目标是设计激励机制，使其利润最大化的行为与协议的成功保持一致。结合协议内的奖励机制，这导出以下理想化的链质量定义：链质量（CQ）：持有总质押份额X%的联盟，在 GST 之后，成为进入链的每个区块提出者的概率为X%。偏离链质量的链可能使联盟获得过大比例的奖励，从而削弱诚实行为的激励并威胁协议的安全性。许多现代区块链通过采用按质押权重随机化的领导者轮换来满足或力求满足这一属性。

值得注意的挑战包括比特币的自私挖矿（在相关文献中，CQ 被称为理想 CQ，参见此处）；Monad 的尾部分叉抗性；以及以太坊的 LMD GHOST 协议（其中 CQ 问题常被称为“再组织”，参见 Goldfish）。当区块空间充裕时，不需要让单一提出者对整个区块的内容拥有垄断权力——相反，可以在同一个区块中将区块空间分配给多方。以下的密码经济学定义阐释了这一想法：强链质量：持有总质押份额X%的联盟，在 GST 之后，能够在每个区块中控制区块空间的X%。这一理想化属性隐含地引出了虚拟通道的抽象，即联盟在每个区块内实际控制着区块空间的一个专用份额。

从经济角度看，拥有一条虚拟通道等同于持有一项可产生费用和 MEV 收益的生产性资产。通过质押积累来获取和维护此类通道的外部实体之间的竞争，将持续推动对底层 L1 代币的需求。某一通道能够产生的经济价值越大，竞争获取质押的激励就越强，相应地，掌控该区块空间访问权的 L1 质押也会获得更多价值。这一抽象为协议的 SCQ 有效性属性提供了更强的赦度，涵盖对审查抵抗的更高要求。

最近的研究强调，审查抵抗性协议应当即时包含诚实方的所有输入，而不仅仅是在最后时刻才包含。强链质量（SCQ）可以被视为在具有固定区块容量约束的设置中对这一特性的一种扩展。

在实际应用中，如果对交易纳入的需求超过可用的区块空间，任何协议都难以满足理想的审查抵抗概念。SCQ 通过不要求所有诚实交易始终被包含，而是为所有质押节点设定一个预算，在此预算内保证交易被纳入，从而解决这一限制。MCP 协议被提出作为现有 PBFT 风格共识协议之上的一个权宜方案，以实现审查抵抗性。该协议还通过按质押份额按比例为提出者分配区块空间来满足 SCQ（参见 MCP 的第5.3节）。

现有的基于 DAG 的 BFT 协议提供了一种实现多写者内存池的方法，同时也提供了一定水平的审查抵抗性。这些协议的标准实现往往难以严格达到 SCQ，因为允许领导者对部分交易进行选择性延迟。然而，对这些协议做出微小修改即可帮助它们重新获得 SCQ（见最近的研究结果）。

一个相关议题是强制交易纳入以降低审查（也见 EIP-7805）。MCP 进一步展示了如何获得更强的隐藏性质，实质上允许利益相关方创建虚拟私人通道，只有在整个区块公开时才暴露其内容。我们将在后续文章中扩展这一方面。

在 GST 之后获得强链质量，需要保证提出者不能审查质押者的输入。为此，采用一个两轮协议，对几乎任何基于视图的 BFT 协议进行两点小改动： Round 1：每一方将其经过认证的输入发送给所有方。 Round 2：收到来自方 i 的认证输入的每个方，将 i 加入其纳入清单，然后将纳入清单发送给领导者，实质性地承诺仅接受包含清单中所有输入的区块。

BFT 提案：领导者接收这些消息，并在区块中包含自己收到的所有纳入清单的并集。 BFT 投票：只有当区块包含其纳入清单中的所有输入时，方才对其投票。

很容易验证，这一协议草案可以转化为一个完整协议，满足 GST 之后的强链质量、提供审查抵抗性，并且对诚实领导者是可用的。若要实现 GST 之前的 SCQ，也需要在每一轮等待一定数量的值或清单。我们将在后续文章中扩展这一协议及其通用化。

最近的研究表明，强链质量和审查抵抗需要在常规 BFT 协议的投票轮之外再增加两轮（正如上文协议草案所示）。我们将在后续文章中进一步展开这一结果。虽然强链质量（SCQ）规定了联盟能够控制的区块空间份额，但它并没有完全规定交易的排序方式。SCQ 可以被解读为为每个质押节点保留一个集合中的空间，但对该集合中交易的排序不作保证。

这为交易排序机制的设计开辟了一个丰富的研究领域，以进一步提升区块链生态的公平性和效率。一个有前景的方法是根据优先费用对交易进行排序。我们也将在未来的文章中深入探讨排序的细节。