摘要：安全性不可更改性排序結(jié)果不能被壞人的攻擊更改。這也是很嚴(yán)重的公鏈安全事故?？偠灾?，通過設(shè)計(jì)安全的拓?fù)渑判蛩惴?，解決交易順序問題。區(qū)塊排序的一致可以保證無效交易標(biāo)記的一致。樞軸鏈和分叉鏈的區(qū)塊獎勵計(jì)算規(guī)則是一致的。

12月27日，Conflux受邀參與TokenGazer舉辦的在線問答活動，Conflux CTO伍鳴博士與參與活動的百余名研究員進(jìn)行了深度問答、科學(xué)辨析。此次活動讓大家深刻的了解到Conflux的技術(shù)優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿?，也讓更多人對Conflux的未來發(fā)展堅(jiān)定了積極的信念。

（以下為此次活動的文字整理版）

伍鳴@Conflux： 這個問題是一個非常本質(zhì)的問題，我愿意展開來談一談，這要從比特幣的效率局限性談起。根據(jù)一些論文，在比特幣協(xié)議中，無論如何調(diào)整出塊速度和區(qū)塊大小這兩個參數(shù)，速度與安全不可兼得。

這其中的原理是什么呢？我們想象一下，如果兩個區(qū)塊都是由誠實(shí)節(jié)點(diǎn)生成的，但是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)延遲，他們在生成的時候互相沒有看到對方，那么在兩個不同的分叉上，那么它們就會在不同的分叉上。一旦進(jìn)入到不同的分叉上，二者便是你死我活的競爭關(guān)系，最終有一個區(qū)塊被丟棄。誠實(shí)節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊被丟棄，損失的誠實(shí)節(jié)點(diǎn)的總算力。

分叉越多，好人區(qū)塊的內(nèi)訌越多，壞人的攻擊門檻越低，比特幣越不安全。為了安全，比特幣必須維持一個低的吞吐量。

Conflux使用有向無環(huán)圖結(jié)構(gòu) (DAG)，我們允許每個區(qū)塊引用多個區(qū)塊作為自己的祖先區(qū)塊，可以避免好人之間的這種競爭，從而打破比特幣的矛盾，在提高效率的前提下不犧牲安全性。

以太坊與比特幣相比特殊一些，以太坊其實(shí)有了DAG的雛形。關(guān)注區(qū)塊鏈技術(shù)的朋友可能知道，以太坊中有叔塊的概念。一些區(qū)塊選一個父塊，幾個叔塊，看似也構(gòu)成了一個DAG。但是，以太坊的叔塊只是為了給沒有進(jìn)主鏈的區(qū)塊發(fā)一點(diǎn)鼓勵安慰的系統(tǒng)獎勵，叔塊中的交易依然會被丟棄。如果將以太坊的出塊速度提高，導(dǎo)致分叉過多，其有效吞吐率依然很低。

下面有圖可以更好地展示優(yōu)勢，這張圖展示了4MB大小區(qū)塊下不同出塊時間下被保留區(qū)塊的數(shù)量。Conflux保留了所有區(qū)塊，比特幣和Ghost (以太坊協(xié)議改自這個協(xié)議) 則由于分叉丟失了大量的區(qū)塊。

總結(jié)一下：

①Conflux是和比特幣、以太坊類似的PoW公鏈，但允許一個區(qū)塊引用多個區(qū)塊作為祖先，從而構(gòu)成一個DAG。

②比特幣、以太坊的實(shí)際吞吐率很低，即使你嘗試減少出塊間隔或者增加區(qū)塊大小，也無法得到一個安全性和效率兼得的公鏈。

③和比特幣、以太坊相比，Conflux可以在不犧牲去中心化和安全性的情況下，提高吞吐率。

伍鳴@Conflux： “預(yù)定航班座位”是一個很好的例子，從這個例子可以看到，在DAG中，如果不同的交易需要競爭合約中的資源（比如航班座位），區(qū)塊排序與交易排序是一件十分必要的事情。這將決定誰的交易在前，誰的交易在后，誰最終得到了這個座位。

也是因?yàn)檫@一點(diǎn)，我們需要對DAG中的區(qū)塊設(shè)計(jì)一個拓?fù)渑判蛩惴ǎ瑢⑺袇^(qū)塊排一個順序，然后根據(jù)區(qū)塊的順序決定交易的執(zhí)行順序。而且這個拓?fù)渑判蛐枰獫M足以下幾點(diǎn)：

· 一致性：不同礦工節(jié)點(diǎn)排的結(jié)果是一致的。如果一些礦工告訴你選座成功，一些礦工告訴你選座失敗，你就會很困惑。

· 安全性（不可更改性）：排序結(jié)果不能被壞人的攻擊更改。比如說，你選了一個座位，5分鐘后，這筆交易確認(rèn)成功了，你很開心。三天后你登機(jī)的時候，發(fā)現(xiàn)排序發(fā)生了更改，你的座位沒了。這也是很嚴(yán)重的公鏈安全事故。

Conflux設(shè)計(jì)了一個滿足上述要求的安全拓?fù)渑判蛩惴?，算法輸入一個DAG，輸出DAG中區(qū)塊的一個拓?fù)渑判?。每個礦工（全節(jié)點(diǎn)）將本地機(jī)器的DAG上輸入這個算法，就可以得到區(qū)塊排序，根據(jù)這個結(jié)果，就知道了應(yīng)該先執(zhí)行誰，后執(zhí)行誰。

“一致性與安全性”可能比較抽象，我們舉個例子。今天，這個DAG中有10000個區(qū)塊，9900個區(qū)塊里的交易已經(jīng)被確認(rèn)。明天，這個DAG有20000 個區(qū)塊，那么把明天的DAG和今天的DAG分別作為算法的輸入，前9900個區(qū)塊應(yīng)當(dāng)是一樣的，哪怕有壞人在做雙花攻擊。這就是一致性與安全性。

Conflux 的算法設(shè)計(jì)可以保證一致性與安全性。關(guān)于這個排序算法具體是如何設(shè)計(jì)的，感興趣的伙伴們可以閱讀我們的論文或者科普文章。

總而言之，Conflux通過設(shè)計(jì)安全的拓?fù)渑判蛩惴ǎ鉀Q“交易順序問題”。

伍鳴@Conflux： 在問題2中，我們已經(jīng)解決了交易順序問題。那么當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)對DAG得到一個一致的區(qū)塊排序時，只要遵循一個規(guī)則：“發(fā)生重復(fù)或沖突者，排序居后的交易無效”，就可以判斷哪些交易是無效的交易，然后自己在本地標(biāo)記一下就行。區(qū)塊排序的一致可以保證“無效交易標(biāo)記”的一致。

額外說一點(diǎn)，由于每筆交易是否有效是每個礦工自己做出的判斷，而沒有持久化寫在區(qū)塊中，所以無法實(shí)現(xiàn)像比特幣那樣，通過Merkle Path向輕節(jié)點(diǎn)證明一個交易在區(qū)塊中，因?yàn)槟銦o法通過Merkle Path知道它是有效的還是無效的。但是，Conflux采用賬本模型，每個區(qū)塊頭會存儲當(dāng)前賬本狀態(tài)的哈希值。通過這個哈希值，很容易向輕節(jié)點(diǎn)證明指定地址的余額等。

總結(jié)一下：

①被丟棄的交易由全節(jié)點(diǎn)本地進(jìn)行標(biāo)記，一致的排序結(jié)果保證一致的標(biāo)記。

②基于這一點(diǎn)，Conflux輕節(jié)點(diǎn)的交易驗(yàn)證與比特幣有所不同。

伍鳴@Conflux： 交易是否無效可以看成是交易執(zhí)行的某種結(jié)果，這種結(jié)果狀態(tài)是可以記錄在區(qū)塊中的，這樣，在區(qū)塊瀏覽器中就可以查到這種狀態(tài)。

伍鳴@Conflux： 標(biāo)記是在本地，但鏈上也會有所提現(xiàn)。之前的回答中其實(shí)提到，每個區(qū)塊頭會存儲當(dāng)前賬本狀態(tài)的哈希值，通過主鏈區(qū)塊的賬本狀態(tài)，會體現(xiàn)歷史區(qū)塊中每筆交易是否有效。

伍鳴@Conflux： 通過瀏覽器提供標(biāo)記，可以幫助普通用戶判斷一筆交易是否有效。

伍鳴@Conflux： 首先，DAG中每一個區(qū)塊都是需要消耗算力才能生成的，所以網(wǎng)絡(luò)中各種區(qū)塊，無論是正常的區(qū)塊還是空塊，其數(shù)量受挖礦難度的制約，是有一個上界的。所以，對節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)和硬件不會帶來額外的壓力。

其次，空塊或重復(fù)交易過多確實(shí)會影響利用率和實(shí)際的交易吞吐率。所以我們需要為礦工們設(shè)計(jì)一個交易選擇算法，從交易等待池中，根據(jù)交易費(fèi)加權(quán)隨機(jī)抽取交易，以最大限度避免交易重復(fù)。這個算法的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮激勵兼容性 (Incentive Compatible)，以從經(jīng)濟(jì)激勵上鼓勵礦工遵守這個算法。

伍鳴@Conflux： 這個算法的設(shè)計(jì)和理論分析已經(jīng)有了，現(xiàn)在在我們的系統(tǒng)中開發(fā)實(shí)現(xiàn)，還沒有完成。

伍鳴@Conflux： 姚老師的論文是基于比特幣進(jìn)行分析的，對我們這個算法的理論基礎(chǔ)有一定的啟發(fā)。

伍鳴@Conflux： 和以太坊一樣，創(chuàng)始塊會分配一定比例的代幣。每個區(qū)塊的基礎(chǔ)系統(tǒng)獎勵開始比較多，時間長了以后會逐漸減少。

在 Conflux 中，每個區(qū)塊的系統(tǒng)獎勵不是一個固定值，是根據(jù)一個規(guī)則算出來的。樞軸鏈和分叉鏈的區(qū)塊獎勵計(jì)算規(guī)則是一致的。

（小編注釋：在介紹這個規(guī)則之前，我們先來考慮一下一種情形。在Conflux 規(guī)則里，每個新的區(qū)塊應(yīng)該選擇一些引用邊，使所有已經(jīng)存在的區(qū)塊成為它的祖先。(具體的選邊規(guī)則參見我們的文章)。但是一個壞人可能會出于某種目的，在挖出一個新的區(qū)塊時，假裝沒收到或沒看見一些區(qū)塊，以獲取更多的交易費(fèi)。我們就要懲罰壞人這種行為，假裝沒看到的區(qū)塊越多，這個區(qū)塊的區(qū)塊獎勵越少。）

如果要具體地描述這個規(guī)則，就要先講一個概念：“光錐外區(qū)塊”(anticone-block)。什么是“光錐外區(qū)塊”呢？在DAG中，如果兩個區(qū)塊之間沒有一條路徑，這兩個區(qū)塊的互為對方的 “光錐外區(qū)塊”, 比如在下圖中，B和C互為對方的光錐外區(qū)塊。

一個區(qū)塊的系統(tǒng)獎勵會與基礎(chǔ)系統(tǒng)獎勵和它的光錐外區(qū)塊的數(shù)量有關(guān)，光錐外區(qū)塊越多，其獎勵越少。（小編注釋：當(dāng)壞人挖出一個新區(qū)塊時，那些假裝沒收到?jīng)]看見的區(qū)塊，都會成為新區(qū)塊的“光錐外區(qū)塊”。）如此設(shè)計(jì)，是為了鼓勵每個礦工遵守選擇引用邊的協(xié)議。

伍鳴@Conflux： 這些具體的數(shù)據(jù)會在我們主網(wǎng)上線之前公布，大家可以關(guān)注我們的公眾號。

伍鳴@Conflux： 這個設(shè)計(jì)會讓區(qū)塊內(nèi)的獎勵有不同，但是，在正常情況下，這個差異不會很大。我們希望用這個差異，來鼓勵礦工們遵守協(xié)議。

伍鳴@Conflux： 我們的測試網(wǎng)預(yù)計(jì)在明年3月份上線，主網(wǎng)上線預(yù)計(jì)在明年Q3或Q4。

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小編：

在這次在線問答中，我們發(fā)現(xiàn)很多關(guān)心區(qū)塊鏈的小伙伴對獎勵機(jī)制和挖礦規(guī)則很感興趣，我們會在后期特別推出一篇關(guān)于此話題的技術(shù)文章，歡迎小伙伴們關(guān)注我們的公眾號來隨時掌握更新狀態(tài)！