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。總而言之，通過(guò)設(shè)計(jì)安全的拓?fù)渑判蛩惴?，解決交易順序問(wèn)題。區(qū)塊排序的一致可以保證無(wú)效交易標(biāo)記的一致。樞軸鏈和分叉鏈的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)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(wèn)答活動(dòng)，Conflux CTO伍鳴博士與參與活動(dòng)的百余名研究員進(jìn)行了深度問(wèn)答、科學(xué)辨析。此次活動(dòng)讓大家深刻的了解到Conflux的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿?，也讓更多人?duì)Conflux的未來(lái)發(fā)展堅(jiān)定了積極的信念。

（以下為此次活動(dòng)的文字整理版）

伍鳴@Conflux： 這個(gè)問(wèn)題是一個(gè)非常本質(zhì)的問(wèn)題，我愿意展開來(lái)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(wú)論如何調(diào)整出塊速度和區(qū)塊大小這兩個(gè)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(gè)區(qū)塊都是由誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)生成的，但是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)延遲，他們?cè)谏傻臅r(shí)候互相沒(méi)有看到對(duì)方，那么在兩個(gè)不同的分叉上，那么它們就會(huì)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(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，最終有一個(gè)區(qū)塊被丟棄。誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊被丟棄，損失的誠(chéng)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(gè)低的吞吐量。

Conflux使用有向無(wú)環(huán)圖結(jié)構(gòu) (DAG)，我們?cè)试S每個(gè)區(qū)塊引用多個(gè)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(jìng)爭(zhēng)，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(gè)父塊，幾個(gè)叔塊，看似也構(gòu)成了一個(gè)DAG。但是，以太坊的叔塊只是為了給沒(méi)有進(jìn)主鏈的區(qū)塊發(fā)一點(diǎn)鼓勵(lì)安慰的系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)，叔塊中的交易依然會(huì)被丟棄。如果將以太坊的出塊速度提高，導(dǎo)致分叉過(guò)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(shì)，這張圖展示了4MB大小區(qū)塊下不同出塊時(shí)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(gè)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(gè)區(qū)塊引用多個(gè)區(qū)塊作為祖先，從而構(gòu)成一個(gè)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(wú)法得到一個(gè)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(gè)很好的例子，從這個(gè)例子可以看到，在DAG中，如果不同的交易需要競(jìng)爭(zhēng)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(shuí)的交易在前，誰(shuí)的交易在后，誰(shuí)最終得到了這個(gè)座位。

也是因?yàn)檫@一點(diǎn)，我們需要對(duì)DAG中的區(qū)塊設(shè)計(jì)一個(gè)拓?fù)渑判蛩惴?，將所有區(qū)塊排一個(gè)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(gè)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(huì)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(shuō)，你選了一個(gè)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(shí)候，發(fā)現(xiàn)排序發(fā)生了更改，你的座位沒(méi)了。這也是很嚴(yán)重的公鏈安全事故。

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

“一致性與安全性”可能比較抽象，我們舉個(gè)例子。今天，這個(gè)DAG中有10000個(gè)區(qū)塊，9900個(gè)區(qū)塊里的交易已經(jīng)被確認(rèn)。明天，這個(gè)DAG有20000 個(gè)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(gè)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(gè)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(guò)設(shè)計(jì)安全的拓?fù)渑判蛩惴?，解決“交易順序問(wèn)題”。

伍鳴@Conflux： 在問(wèn)題2中，我們已經(jīng)解決了交易順序問(wèn)題。那么當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)對(duì)DAG得到一個(gè)一致的區(qū)塊排序時(shí)，只要遵循一個(gè)規(guī)則：“發(fā)生重復(fù)或沖突者，排序居后的交易無(wú)效”，就可以判斷哪些交易是無(wú)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(wú)效交易標(biāo)記”的一致。

額外說(shuō)一點(diǎn)，由于每筆交易是否有效是每個(gè)礦工自己做出的判斷，而沒(méi)有持久化寫在區(qū)塊中，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)像比特幣那樣，通過(guò)Merkle Path向輕節(jié)點(diǎn)證明一個(gè)交易在區(qū)塊中，因?yàn)槟銦o(wú)法通過(guò)Merkle Path知道它是有效的還是無(wú)效的。但是，Conflux采用賬本模型，每個(gè)區(qū)塊頭會(huì)存儲(chǔ)當(dāng)前賬本狀態(tài)的哈希值。通過(guò)這個(gè)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(wú)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(huì)有所提現(xiàn)。之前的回答中其實(shí)提到，每個(gè)區(qū)塊頭會(huì)存儲(chǔ)當(dāng)前賬本狀態(tài)的哈希值，通過(guò)主鏈區(qū)塊的賬本狀態(tài)，會(huì)體現(xiàn)歷史區(qū)塊中每筆交易是否有效。

伍鳴@Conflux： 通過(guò)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(gè)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(wú)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(gè)上界的。所以，對(duì)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)和硬件不會(huì)帶來(lái)額外的壓力。

其次，空塊或重復(fù)交易過(guò)多確實(shí)會(huì)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?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)算法的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮激勵(lì)兼容性 (Incentive Compatible)，以從經(jīng)濟(jì)激勵(lì)上鼓勵(lì)礦工遵守這個(gè)算法。

伍鳴@Conflux： 這個(gè)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(méi)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(duì)我們這個(gè)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?jí)K會(huì)分配一定比例的代幣。每個(gè)區(qū)塊的基礎(chǔ)系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)開始比較多，時(shí)間長(zhǎng)了以后會(huì)逐漸減少。

在 Conflux 中，每個(gè)區(qū)塊的系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)不是一個(gè)固定值，是根據(jù)一個(gè)規(guī)則算出來(lái)的。樞軸鏈和分叉鏈的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)算規(guī)則是一致的。

（小編注釋：在介紹這個(gè)規(guī)則之前，我們先來(lái)考慮一下一種情形。在Conflux 規(guī)則里，每個(gè)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(jiàn)我們的文章)。但是一個(gè)壞人可能會(huì)出于某種目的，在挖出一個(gè)新的區(qū)塊時(shí)，假裝沒(méi)收到或沒(méi)看見(jiàn)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(méi)看到的區(qū)塊越多，這個(gè)區(qū)塊的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)越少。）

如果要具體地描述這個(gè)規(guī)則，就要先講一個(gè)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(gè)區(qū)塊之間沒(méi)有一條路徑，這兩個(gè)區(qū)塊的互為對(duì)方的 “光錐外區(qū)塊”, 比如在下圖中，B和C互為對(duì)方的光錐外區(qū)塊。

一個(gè)區(qū)塊的系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)會(huì)與基礎(chǔ)系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)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(jiǎng)勵(lì)越少。（小編注釋：當(dāng)壞人挖出一個(gè)新區(qū)塊時(shí)，那些假裝沒(méi)收到?jīng)]看見(jiàn)的區(qū)塊，都會(huì)成為新區(qū)塊的“光錐外區(qū)塊”。）如此設(shè)計(jì)，是為了鼓勵(lì)每個(gè)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(huì)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(hào)。

伍鳴@Conflux： 這個(gè)設(shè)計(jì)會(huì)讓區(qū)塊內(nèi)的獎(jiǎng)勵(lì)有不同，但是，在正常情況下，這個(gè)差異不會(huì)很大。我們希望用這個(gè)差異，來(lái)鼓勵(lì)礦工們遵守協(xié)議。

伍鳴@Conflux： 我們的測(cè)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(wèn)答中，我們發(fā)現(xiàn)很多關(guān)心區(qū)塊鏈的小伙伴對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制和挖礦規(guī)則很感興趣，我們會(huì)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(hào)來(lái)隨時(shí)掌握更新狀態(tài)！