小世界網路簡介與應用於區塊鏈的意義

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我們生活在一個充滿“網路”的世界,這個“網路”不僅僅指網際網路,還可以是各種社會關係網、物流運輸網、金融信任網、醫療健康網、交通安全網、電力網等等。如果網路是一個面的話,網路中的點和線就組成了這個面。網路怎麼運作,運作的是否良好高效就由組成它的點和線以及點和線的關係構架來實現。

我們世界的發展方向越來越趨向於向網路的結構來發展,透過研究網路和網路內部的關係、架構網路和解決網路的問題,我們發現好多現實的問題都可以用網路的模型來解決。比如:計算機病毒是如何在網際網路中傳播的?各種疾病是如何在人類和動物中傳染的?為什麼城市中的堵車現象那麼嚴重?這些都是能透過網路研究回答的問題。”網路”在我們生活中是這麼重要,而生活中和上面提到的場景大部分都是“小世界”網路,那麼,網路都包括哪些?什麼是小世界網路那?


網路分成規則網路和複雜網路兩種,而複雜網路分為隨機網路,小世界網路和自相似網路。小世界網路是介於規則網路和隨機網路之間的網路。

在介紹小世界網路前,需要大家瞭解一下網路的特徵:

特徵路徑長度(characteristic path length):在網路中,任選兩個節點,連通這兩個節點的最少邊數,定義為這兩個節點的路徑長度,網路中所有節點對的路徑長度的平均值,定義為網路的特徵路徑長度。這是網路的全域性特徵。

聚合係數(clustering coefficient):假設某個節點有k條邊,則這k條邊連線的節點(k個)之間最多可能存在的邊的條數為k(k-1)/2,用實際存在的邊數除以最多可能存在的邊數得到的分數值,定義為這個節點的聚合係數。所有節點的聚合係數的均值定義為網路的聚合係數。聚合係數是網路的區域性特徵。

規則網路是特徵路徑長度長,但聚合係數高的網路。隨機網路是特徵路徑長度短,但聚合係數低的網路。而小世界網路是特徵路徑長度短,聚合係數高的網路。其性質介於規則網路和隨機網路之間。動態特性由概率p隨機重連,如下圖所示。


Trias如何運用小世界網路

小世界網路這種特徵路徑長度短,聚合係數高的特性和區塊鏈結合可以大大提升區塊鏈對抗網路攻擊的安全性。當前區塊鏈抵禦攻擊的手段,採用的是以量取勝提高攻擊者成本的策略,這種方式的效果已經證明比傳統的資料安全要強。但就算區塊鏈做到51%的抗攻擊能力,仍然會有很大的機會被攻擊成功。比如勒索病毒式自動化蠕蟲類的攻擊可以高速自我複製、擴散和連續性潛伏APT(Advanced Persistent Threat)攻擊。

Trias在共識節點間用小世界網路演算法構建基於TEE可信驗證關係的信任網路,該網路能實現接近90%的“同謀違約”代價。即任何一個節點想要“撒謊”,則不得不迫使全網90%的其它節點為它“圓謊”。此特性可以將傳統區塊鏈的抗51%攻擊提升至90%的惡意算力攻擊。Trias透過快速定位全網中“難撒謊的點”,併為少數這些點分發智慧合約程式,從而提升共識速度。同樣的,Trias也能夠快速定位不可信的節點,並將其冷卻或移出,保證區塊鏈的安全性。


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