最重鏈規則的優勢與隱患-ODAILY_元宇宙

編者按：本文來自Conflux中文社區，作者楊光，Odaily星球日報經授權轉載。

本期，我們來聊聊最重鏈規則。

在上一期，我們提到，最長鏈規則對孤塊的出現頻率非常敏感，具體文章可見：Conflux為什么沒有選擇比特幣所采用的最長鏈規則？。

每次誠實節點生成一個“孤塊”，就意味著誠實節點付出了算力，但沒能成功地將鏈的長度增加一，也就沒有為系統的安全性做出貢獻。

如果孤塊出現過于頻繁，最長鏈增長的速率就會降低。

一旦這個速率低于攻擊者生成區塊的速率，攻擊者就可以從任意早的地方發起攻擊，最終追上最長鏈，從而改寫區塊鏈上的歷史。

SBF：現在首要任務是籌集80億美元，“這基本上是我余生最重要的事情”:11月17日消息，Vox作家Kelsey Piper近期與SBF在推特上聊天，并據此發表《SBF試圖解釋自己》一文。文章介紹，SBF在對話中堅稱，FTX沒有將加密賬戶持有人的存款投資于交易所，但表示Alameda從FTX的資產負債表中借入用于投資的資金遠遠超過他的想象，最終讓FTX受到相當于銀行擠兌的影響。SBF表示，現在的首要任務是設法籌集80億美元，讓賬戶持有人恢復正常，并稱這“基本上是我余生最重要的事情。”不過，Kelsey表示，SBF在對話中基本沒有表現出受到此事的困擾。[2022/11/17 13:15:56]

最重鏈規則在設計的時候，刻意削弱了“孤塊”的影響。

普華永道：中國市場中，數字藏品、虛擬人、虛擬世界成為當前最重要的三個元宇宙賽道:6月26日消息，普華永道發布《2022至2026年全球娛樂及媒體行業展望》。報告指出，在中國市場，技術與商業創新逐漸促成繁榮的元宇宙產業格局，數字藏品、虛擬人、虛擬世界成為當前最重要的三個元宇宙賽道。其中，數字藏品的市場熱度正在逐漸增加，以知名IP為基礎開發鑄造數字藏品正成為諸多知識產權的變現方式，實現了粉絲流量的快速變現和價值放大。（財聯社）[2022/6/26 1:31:53]

在最重鏈規則下，如果從某一時刻開始，所有誠實者生成的區塊都將一個區塊A作為自己的祖先。

也就是說，這些新區塊都在以區塊A為根節點的子樹中。那么，無論這些新生成的塊中有多少“孤塊”，區塊A的子樹權重增長的速率都不會打折扣。

國美涉足元宇宙：定為最重要戰略，已招攬人才成立項目組:6月22日消息，近日，國美已將元宇宙定為最重要的戰略方向，元宇宙項目總負責人已于6月入職，正積極招攬人才。一位知情人士對記者表示，該元宇宙項目或將于7月初部分上線。另外，來自職場社交平臺脈脈的公開信息顯示，上述元宇宙項目業務范疇包括元宇宙世界、元宇宙電商、數字人、虛擬偶像、數字藏品等。對此，國美方面回應稱，公司確實在做元宇宙方向的初步嘗試，真快樂App即將推出元宇宙功能。（界面新聞）[2022/6/22 1:23:56]

對于區塊A所有兄弟區塊，只要攻擊者的總算力低于誠實者的總算力，那么無論攻擊者做什么，它的子樹權重增長速率都很難趕上子樹A的權重增長速率。最終攻擊者沒有能力改變“區塊A打敗了它的所有兄弟”這一事實。

技術行業頂級投資人：以太坊是十年來最重要的技術:被稱為科技行業的頂級天使投資人Chris Dixo接受《BoostVC》采訪時說：“對我來說，自iphone以來，ETH是另一個讓我聽了很興奮的技術，它是十年來最重要的技術 ，我甚至不認為這是值得懷疑的。”他還說，在以太坊上工作的人真的很多。耍小聰明的人，不要試圖超越他們。[2018/4/20]

對于A的父親區塊、祖父區塊等等，類似的結論同樣成立。這樣，區塊A就成為了一個進入“最重鏈”的區塊，且這個事實無法被攻擊者逆轉。

從以上分析可以看出，最重鏈規則完全不關心新生成的區塊中有多少孤塊，并具有這樣的性質：“無論出塊速度多快，最重鏈規則的攻擊閾值都是>50%”。

允許出塊速度任意快，配合“樹圖結構”，可以將TPS提高到非常高。

但這次我們不想再重復強調TPS了，我們來談點新鮮的——交易確認時間。

出塊速度和交易確認時間有什么關聯呢？讓我們從一個簡單的概率實驗談起。

如果你有一枚硬幣，但是這枚硬幣不均勻，它有2/3的概率拋出正面，1/3的概率拋出反面，但是每次拋出的結果是相互獨立的。

如果某個時刻，你已經拋出的正面總數比拋出的反面總數多了21個，那么根據概率論的知識，即便你繼續拋下去，有超過99.9999%的概率，拋出正面的總數永遠比反面多。

這個結論不會因為拋擲硬幣次數多而改變——即便是一直拋到地老天荒，結論都是一樣的。有興趣的讀者可以自己計算一下這個概率。

其實，交易確認與拋硬幣的例子非常相似：硬幣拋出正面對應著誠實節點生成了一個區塊，拋出反面對應著攻擊者生成了一個區塊。如果攻擊者和誠實節點生活在一個沒有網絡延遲的世界中，區塊A以多大概率被確認完全取決于：

區塊A的子樹權重-區塊A競爭兄弟的子樹權重

(更嚴格的說，在“最重鏈規則”里，對于區塊A到創世塊這條鏈上的每一個區塊，它和它的競爭兄弟的權重差值都會影響確認概率)

這個數值越大，意味著交易所在區塊相對于競爭區塊有更大的權重優勢，也就更不容易被攻擊者逆轉。

假設誠實節點新生成的區塊都在區塊A的子樹中，有33%活躍攻擊者，則無論在什么出塊速度下，上面說的權重優勢大于21都可以保證99.9999%概率不被逆轉。

而出塊速度越快，就可以在越短的時間內積累起足夠的子樹權重差值，也就意味著確認時間更短。

在有網絡延遲的世界里，網絡延遲會對上面這個規則有一些影響。在最差的情況下，攻擊者生成的區塊總能在第一時間傳遍全網，而誠實節點生成的區塊廣播時卻總是慢半拍。如果我們把這一因素考慮進去，上面的式子就會變成：

交易區塊的子樹權重?-競爭兄弟的子樹權重?-還沒有傳遍全網的區塊

在這種情況下，提高出塊速度依然有助于交易的確認。

以上僅僅是從直觀概念上解釋出塊速度和確認時間之間的關系，并非嚴格的數學推導與計算。包含確認時間和安全性的完整推導和證明的學術論文目前正在撰寫中，不日即將發布。

根據我們推導出的確認規則和所做的實驗，在出塊速度為4區塊/秒時，Conflux可以在30秒之內得到等同于比特幣6個確認塊的安全性！

雖然這只是實驗環境下測得的結果，但是依然展示了將PoW鏈確認時間壓縮進一分鐘內的可行性。

不過，在區塊鏈運行的過程中，實際情況往往比理想情況要復雜得多。

在前面的討論中，我們實際上假設了誠實節點新生成的區塊都在區塊A的子樹中。我們暫且稱這樣一個被所有誠實節點都承認在主鏈上的區塊A是他們的公共祖先。

根據我們的實驗結果，在沒有攻擊的情況下，主鏈上的區塊確實很快都會成為公共祖先，然后就可以應用確認規則判斷交易的安全性。

但是，目前沒有任何一項研究表明主鏈上的所有區塊都一定會成為公共祖先。

而這個“不確定”的背后，就藏著最重鏈規則無法回避的隱患。

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