首先在设计 MeerDAG 协议之前，我们意识到必须要假设整个节点网络满足去中心化的大前提，也就是 50% 以上的节点都是诚实可靠的，才能有效的保障账本安全。可即使大部分节点都遵守挖矿规则，也不能保证每个节点都是诚实可靠的。如果有存心作恶的节点，是完全可以去记录一些虚假交易，并且屏蔽掉其他好节点的区块，达到篡改交易的目的。如果这样的话，我们如何区分哪些区块来自好节点，哪些来自坏节点呢？

GHOSTDAG 协议主要分为两个内容：

通过投票判定诚实区块和恶意区块；

GHOSTDAG 的投票原则

GHOSTDAG 的投票原则正是基于这个原理，通过判断不同区块间的连通度进行投票。为了描述清楚这个投票过程，我们先介绍几个有关的概念，如图1

*图1 一个典型的 DAG 图例

*图2 k - cluster 子集要满足的条件

*图3 一个最大子集为 3 - cluster 的 DAG 图例，k = 3

线性排序

*图4 拓扑排序

GHOSTDAG 协议的应用举例

*图5 GHOSTDAG 协议在一个 k = 3 的 DAG 图中的应用示例（ 第一步 ）

*图6 GHOSTDAG 协议在一个 k = 3 的 DAG 图中的应用示例（ 第二步 ）

*图7 GHOSTDAG 协议在一个 k = 3 的 DAG 图中的应用示例（ 第三步 ）

*图8 GHOSTDAG 协议在一个 k = 3 的 DAG 图中的应用示例（ 第四步 ）

*图9 GHOSTDAG 协议在一个 k=3 的 DAG 图中的应用示例（ 第五步 ）

DAG 结构难度调整

MeerDAG 结构难度调整主要是通过控制出块时间和无关区块极限值（ k 值）来进行的：（1）让出块按照目标时间进行产块；（2）根据并发数限制让每个难度上的并发数按照预设参数进行。

通过设置并发数限制的影响参数，出块率、安全等级、区块传播时间，来控制无关区块极限值（ k 值 ）。区块传播时间是指区块传播到全网的最大时间，保证了容错能力。安全等级是指有多大概率一个诚实的区块会被判定为无效区块，即红色区块，或者也可以理解为网络的容错能力。出块率就是每秒产生的区块数。安全等级和传播时间可以认为是网络的物理属性，能用经验值或者测算出来，可以认为是常量，而出块率则是网络的参数，可根据网络运营的需要进行调整。

Qitmeer Team 通过对出块率、安全等级、区块传播时间的不同参数设置和测试来判断最佳的出块时间和无关区块极限值（ k 值 ），最后发现安全等级采用 1%，区块传播时间为 30 秒，出块率为 1/30（ 块/秒 ）的设置最为适合：

~/github.com/forchain/AnticoneSize ( master * ) $ . / AnticoneSize - rate 0.03333333333 delay : 15 rate : 0.03333333333 _ security : 0.01 expect : 0.9999999999 coef : 0.3678794412082303k = 0 sum = 0.6321205587917698；k = 1 sum = 0.2642411176203274；k = 2 sum = 0.08030139705300021；k = 3 sum = 0.01898815687002247；k = 4 sum = 0.0036598468258108655.

通过上述参数的测试结果可以看到，无关区块超过 4 个块的概率只有 0.366% ，超过 1 个块的概率只有 26.42% ，即大多数情况下，要么就是一条链，要么就只有一个侧链区块。这样首先确保了 k 值大部分时间保持在可控范围内，这样红色块的比例可以有效降低，同时也是出于对经济模型设计和账本膨胀的考虑，等到后续链上生态繁荣后，还可以通过降低出块时间来大幅度提高网络性能，保障对性能需求较高的业务场景的落地。 

总结

Qitmeer Network 是少数采用 SPECTRE + GHOSTDAG 这两种协议的 blockDAG 混合共识的高性能公有链。虽然这两个协议的安全性已经在数学理论上得到了验证，但是受限于在代码层面的实现难度和 blockDAG 理论研究的迟缓，目前已经落地应用的项目并不多，例如 Conflux、Kaspa、Qitmeer、Xdag 等项目都是 blockDAG 的技术先驱。

Qitmeer Team 在 18 年选型确定采用 blockDAG 共识，19 年初设计出 MeerDAG 技术原型，前后经过长达 18 个月真实算力测试环境，在持续优化 MeerDAG 共识的同时不断演进挖矿算法，终于在 21年9月30号正式上线主网。

Qitmeer Network 已于2022年与英国伯明翰城市大学联合成立了 MeerLabs 区块链技术研究实验室，专注于区块链底层技术的学术研究，以及区块链新媒体的发展方向。实验室内聚集了 DAG 领域内专家学者，就区块链技术研发、商业应用、产业战略等方面进行深入研究。我们期待在未来， blockDAG 理论研究和 Qitmeer Network 生态的扩展上会有更进一步的发展。 

参考资料

[1] GHOST, DAG, SPECTRE, PHANTOM 和 CONFLUX 技术原理

[2] Yonatan Sompolinsky, Shai Wyborski, and Aviv Zohar， ⟪ PHANTOM and GHOSTDAG ：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus ⟫

[3] 共识算法解读：泛化的中本聪共识 PHANTOM

[4] DAG 的妙用（三）比特币协议的扩展

[5] CSDN 博主「 CorLeoneEF 」

[6] Yonatan Sompolinsky, Yoad Lewenberg, and Aviv Zohar， ⟪ SPECTRE：Serialization of Proof-of-work Events: Confifirming Transactions viaRecursive Elections ⟫

[7] Qitmeer Team：《Qitmeer 中文白皮书》