最重链规则的优势与隐患-ODAILY

编者按：本文来自Conflux中文社区，作者杨光，Odaily星球日报经授权转载。

本期，我们来聊聊最重链规则。

在上一期，我们提到，最长链规则对孤块的出现频率非常敏感，具体文章可见：Conflux为什么没有选择比特币所采用的最长链规则？。

每次诚实节点生成一个“孤块”，就意味着诚实节点付出了算力，但没能成功地将链的长度增加一，也就没有为系统的安全性做出贡献。

如果孤块出现过于频繁，最长链增长的速率就会降低。

一旦这个速率低于攻击者生成区块的速率，攻击者就可以从任意早的地方发起攻击，最终追上最长链，从而改写区块链上的历史。

Higer：DeFi是公链遗失的最重要的一个拼图:2020年8月13日晚，Cocos-BCX 中文社区发起“Cocos-BCX 热点 AMA 之 DeFi 狂想曲”主题讨论活动。区块链研习社创始人 Higer 发表“DeFi 是公链遗失的最重要的一个拼图”主题分享，其从公链发展简史、公链发展困局、DeFi 是公链最后的希望和公链的 DeFi 生态发展思路四方面阐述了 DeFi 对公链发展的重要性，并表示 DeFi 的三驾马车是稳定币、借贷、交易。而稳定币已经取得广泛共识，公链最值得做的是借贷和交易。[2020/8/13]

最重链规则在设计的时候，刻意削弱了“孤块”的影响。

在最重链规则下，如果从某一时刻开始，所有诚实者生成的区块都将一个区块A作为自己的祖先。

火币矿池CEO曹飞：给用户带去优质资产是我们最重要的原则:4月24日下午，在《丰水期即将来临，矿圈将何去何从？》主题线上活动中，火币矿池CEO曹飞受邀就有关问题发表看法。在曹飞看来，由于正值矿机换代时间点，加上比特币减半碰上丰水期，今年情况会特别复杂。曹飞判断，极端情况会在丰水期结束后出现。

在谈到火币矿池上线挖矿项目的考量标准时，曹飞坦言首先会去考察这个项目的社区背景，以确保能够给用户带来优质资产，他认为这是火币矿池最重要的原则。[2020/4/24]

也就是说，这些新区块都在以区块A为根节点的子树中。那么，无论这些新生成的块中有多少“孤块”，区块A的子树权重增长的速率都不会打折扣。

对于区块A所有兄弟区块，只要攻击者的总算力低于诚实者的总算力，那么无论攻击者做什么，它的子树权重增长速率都很难赶上子树A的权重增长速率。最终攻击者没有能力改变“区块A打败了它的所有兄弟”这一事实。

声音 | 黄奇帆：当下区块链最重要的服务场景是双链:据证券日报1月6日消息，近日，在中国国际经济交流中心区块链+中小企业融资问题”课题小组课题论证会上，国经中心副理事长黄奇帆表示，当下区块链最重要的服务场景是双链，第一，是产业链、供应链的应收账款流转、票据流转、清算结算流转、支付等场景；第二，是企业和企业产业链之间融资、借贷场景。这两个应用场景彼此独立又相互关联，前者可以为后者提供信息，为发放贷款提供决策依据。区块链的应用开发，不只是区块链和金融相结合，在其他许多行业也会产生积极有效的作用。[2020/1/6]

对于A的父亲区块、祖父区块等等，类似的结论同样成立。这样，区块A就成为了一个进入“最重链”的区块，且这个事实无法被攻击者逆转。

声音 | 平安证券首席经济学家：数字货币未必是区块链最重要、最可持续的应用前景:平安证券首席经济学家、中国社科院世经政所研究员张明称，不看好数字货币，但看好基于区块链的应用场景。可以把区块链技术视为一种底层支撑平台，利用其特征来构建基于平台上更高层次的应用场景，这或许是区块链的最重要价值。数字货币虽然看似是目前最为喧嚣的一条路，但未必是区块链最重要、最可持续的应用前景。[2018/6/28]

从以上分析可以看出，最重链规则完全不关心新生成的区块中有多少孤块，并具有这样的性质：“无论出块速度多快，最重链规则的攻击阈值都是>50%”。

允许出块速度任意快，配合“树图结构”，可以将TPS提高到非常高。

但这次我们不想再重复强调TPS了，我们来谈点新鲜的——交易确认时间。

出块速度和交易确认时间有什么关联呢？让我们从一个简单的概率实验谈起。

如果你有一枚硬币，但是这枚硬币不均匀，它有2/3的概率抛出正面，1/3的概率抛出反面，但是每次抛出的结果是相互独立的。

如果某个时刻，你已经抛出的正面总数比抛出的反面总数多了21个，那么根据概率论的知识，即便你继续抛下去，有超过99.9999%的概率，抛出正面的总数永远比反面多。

这个结论不会因为抛掷硬币次数多而改变——即便是一直抛到地老天荒，结论都是一样的。有兴趣的读者可以自己计算一下这个概率。

其实，交易确认与抛硬币的例子非常相似：硬币抛出正面对应着诚实节点生成了一个区块，抛出反面对应着攻击者生成了一个区块。如果攻击者和诚实节点生活在一个没有网络延迟的世界中，区块A以多大概率被确认完全取决于：

区块A的子树权重-区块A竞争兄弟的子树权重

(更严格的说，在“最重链规则”里，对于区块A到创世块这条链上的每一个区块，它和它的竞争兄弟的权重差值都会影响确认概率)

这个数值越大，意味着交易所在区块相对于竞争区块有更大的权重优势，也就更不容易被攻击者逆转。

假设诚实节点新生成的区块都在区块A的子树中，有33%活跃攻击者，则无论在什么出块速度下，上面说的权重优势大于21都可以保证99.9999%概率不被逆转。

而出块速度越快，就可以在越短的时间内积累起足够的子树权重差值，也就意味着确认时间更短。

在有网络延迟的世界里，网络延迟会对上面这个规则有一些影响。在最差的情况下，攻击者生成的区块总能在第一时间传遍全网，而诚实节点生成的区块广播时却总是慢半拍。如果我们把这一因素考虑进去，上面的式子就会变成：

交易区块的子树权重?-竞争兄弟的子树权重?-还没有传遍全网的区块

在这种情况下，提高出块速度依然有助于交易的确认。

以上仅仅是从直观概念上解释出块速度和确认时间之间的关系，并非严格的数学推导与计算。包含确认时间和安全性的完整推导和证明的学术论文目前正在撰写中，不日即将发布。

根据我们推导出的确认规则和所做的实验，在出块速度为4区块/秒时，Conflux可以在30秒之内得到等同于比特币6个确认块的安全性！

虽然这只是实验环境下测得的结果，但是依然展示了将PoW链确认时间压缩进一分钟内的可行性。

不过，在区块链运行的过程中，实际情况往往比理想情况要复杂得多。

在前面的讨论中，我们实际上假设了诚实节点新生成的区块都在区块A的子树中。我们暂且称这样一个被所有诚实节点都承认在主链上的区块A是他们的公共祖先。

根据我们的实验结果，在没有攻击的情况下，主链上的区块确实很快都会成为公共祖先，然后就可以应用确认规则判断交易的安全性。

但是，目前没有任何一项研究表明主链上的所有区块都一定会成为公共祖先。

而这个“不确定”的背后，就藏着最重链规则无法回避的隐患。

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