一文速览顶级国际学术会议USENIX ATC收录的Conflux论文

编者注：原标题为《录用率18.6%顶级国际学术会议USENIXATC收录Conflux论文》。本文作了不改变作者原意的删减。

日前，Conflux团队创作的论文《ADecentralizedBlockchainwithHighThroughputandFastConfirmation》被国际顶级学术会议USENIXATC录用，并受邀参加2020USENIXAnnualTechnicalConference做主题报告。在2019年，中国计算机学会依据技术专业、举办届数、参会人数、录用率等相关因素，同时重点听取了院士成员的意见，并且向广大学者们也征集了建议，将USENIXATC列为A类国际学术会议。

随着近几年中国计算机理论研究水平的迅速提高USENIXATC上也出现了越来越多的中国高校与企业。本次Conflux投递的论文旨在从共识协议出发，通过合理的系统设计与优化来提升区块链的性能，同时保证区块链的安全性。文章指出，在共识层面提升区块链的吞吐率，减少区块确认的等待时间对于区块链技术的应用有着重要的意义。与最近两年其他的前沿学术工作相比，Conflux论文的亮点在于：

推特用户：1inch团队或已出售1.1万枚ETH:7月5日消息，据推特用户/img/20230515230451942804/1.jpg "/>

比特币资管公司Samara Asset Group向非营利开发社区Brink捐赠15万美元:金色财经报道，专注于比特币的另类资产管理公司Samara Asset Group向非营利比特币开发社区Brink捐赠15万美元。这笔捐款将用于向比特币开发人员支付年薪。Samara承诺在未来三年继续这项捐赠。（Bitcoin Magazine）[2023/4/30 14:35:07]

在GHOST协议中，攻击者利用其控制网络的能力，将诚实节点分成算力大概均等的两组。组内的通讯是顺畅的，但是组与组之间的通讯延迟是d秒.于是，每一组矿工都看不到另一组矿工在最近d秒生成的区块。利用网络延迟造成的差异，攻击者让两组参与者对于“X,Y谁的子树权重更大观点不一”，从而导致诚实参与者的观点出现了分裂。

为了解决这一问题，Conflux首先提出了结构化的GHOST。与GHOST协议不同的是，在结构化的GHOST中，只有1/h的区块是有权重的，其他区块是没有权重的。h是一个共识协议参数。而哪些区块有权重，是根据区块头哈希值，通过一个确定的方法选出来的。为方便理解，我们举一个例子，如果h=1024，当前的难度要求每个合法区块的哈希值前50位都是0，那么此时，只有前60位都是0的区块，才可以有权重。

Joker Charlie Club Genesis系列NFT24小时交易额涨幅达135.19%:金色财经消息，据NFTGo.io数据显示，Joker Charlie Club Genesis系列NFT总市值达358.03万美元，在所有NFT项目总市值排名中位列第754；其24小时交易额为11.34万美元，增幅达135.19%。截止发稿时，该系列NFT当前地板价为2.99ETH。[2022/5/24 3:38:31]

通过这种方法，在安全性上，等价于将GHOST的区块生成速率降低至1/h。而前文所述的攻击方式，只在区块生成速率很高时成立。这样，就解决了GHOST的活性攻击问题。

然而，更慢的“含权重区块”生成速率，导致了更慢的区块确认时间。于是，Conflux设定了两种区块生成策略，乐观策略使用普通的GHOST规则，而保守策略使用结构化的GHOST。当攻击真的发生时，共识协议非同步地切换到保守策略。没有攻击发生时，使用乐观策略。特别在保守策略下，每个含权重区块的权重被设为h,以保证两种策略下生成区块的期望权重不变。两种策略之间的切换规则显得尤为重要，Conflux设计了一套规则来保证：

PuddingSwap布丁美食帝国“布丁合成体验版”将于4月28日上线:据官方消息，PuddingSwap布丁美食帝国“布丁合成体验版”将于4月28日上线。用户无需质押即可无门槛体验布丁合成功能，体验版布丁制作时间约8分钟，体验版旨在让用户先行体验试玩合成操作。

据官方介绍，用户参与“布丁合成体验版”，可以合成巧克力布丁及复活蛋布丁。成品布丁可在NFT市场交易，官方还将不定期推出回购计划。

PuddingSwap布丁美食帝国作为以烘焙布丁为主题的NFT卡牌游戏，为玩家提供八个动物厨师角色卡牌，通过利用原材料烘焙布丁的方式，加成到锁仓池收益，后续将逐步加入厨具、厨艺对战模式、美食NFT广场等板块。[2022/4/26 5:13:01]

1.如果攻击发生并持续一段时间，所有诚实节点都切换到保守策略。

2.在诚实节点没有探测到攻击发生时，攻击者不能使用保守策略挖一条侧链。

同时，为了提高吞吐率，不浪费主链以外的区块，Conflux采用了树图结构。在GHOST规则里，每个区块通过父边指向另一个区块，所有区块构成树的结构。而Conflux允许每个区块通过引用边引用其他分支上的区块，形成树图结构。树图结构不丢弃任何区块，大大提高了共识层面的吞吐率。

在树图结构之上，Conflux通过GHOST规则选出一条主链。然后基于主链，将区块进行排序。区块的排序进而决定了哪些交易在前，哪些交易在后。

系统实现与优化

将吞吐率提高后，Conflux在系统实现过程中遇到了大量的挑战。Conflux针对性地提出了若干优化方案。

1.检查点机制：当一个区块以高概率被确认，并持续一段相当长的时间后，Conflux全节点将删除这个区块更早的交易内容与账本状态，仅保留区块头，以节约内存空间。

2.引导机制：如果一个区块链系统的吞吐率接近带宽极限，当一个新节点加入时，从创世块开始同步会导致新节点永远无法追上最新状态。因此Conflux从检查点开始同步交易。

3.交易转发：Conflux使用了更有效、对带宽占用更小的去重方式来实现交易转发。

4.签名验证：签名验证的计算开销巨大，Conflux使用多线程并行化签名验证。

5.激励机制：Conflux设计了若干激励机制细节，以应对树图结构里可能的攻击行为。

6.延迟执行：在高区块生成速率下，GHOST规则所选取的主链末端往往是不稳定的。在trivial的实现中，每次主链末端“摆动”，区块的顺序都会发生改变，于是Conflux需要重新执行交易。这带来了不必要的开销。在延迟执行策略中，对于高度为x的主链区块，区块只需要执行高度x-c区块之前的交易并填入账本MerkleRoot中。c是一个经验参数满足：在系统正常运行时，主链上最后c个区块以外的区块，“摆动”的频率很低。

7.使用Link-cuttree维护树图结构。将维护子树权重的计算开销从O(n)降低到O(logn).

实验数据

Conflux在800台AmazonEC2m5.2xlarge虚拟机上进行实验。在可扩展性实验中，每台机器运行15个Conflux全节点，以模拟最高12000个全节点。在其他实验中，每台机器运行1个Conflux全节点。所有实验都将各节点网络带宽限制在20Mbps.

在不同的区块大小和区块生成速率等系统参数下，Conflux区块传输延迟和确认时间均在几十秒量级上。最高支持9.38Mbps共识吞吐率。

当网络中全节点增多时，交易转发和确认时间没有明显的增长。

在交易执行实验中，Conflux重跑了以太坊上的真实数据，达到了1392笔/秒的速度。交易执行实验说明了，Conflux不仅仅设计了一个高效的共识协议，并且为区块链系统的效率问题提供了端到端的解决方案。

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