比特幣:最重鏈規則的優勢與隱患-ODAILY

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。

國有重點金融機構監事會監事：區塊鏈在供應鏈金融中最重要的作用就是建立起完善的信任機制:近日，“2021數字供應鏈金融創新論壇”在廈門成功舉辦，在論壇上，中國銀保監會原黨校副校長、國有重點金融機構監事會正局級監事陳偉鋼以“區塊鏈+供應鏈金融創新助力實體經濟發展”為主題做了演講，陳偉鋼表示，區塊鏈作為分布式網絡、加密技術、智能合約等多種技術集成的新型數據庫軟件，通過數據透明、不易篡改、可追溯等特征，解決網絡空間的信任和安全問題，推動互聯網從傳遞信息向傳遞價值變革，重構信息產業體系。區塊鏈在供應鏈金融中最重要的作用就是建立起完善的信任機制。傳統的供應鏈金融是生產廠商在銀行的幫助下，把自然資源變成實用的產品。以手機為例，一部手機在到達用戶手上之前，需要手機制造商融資購買芯片等零部件，芯片制造商需要融資購買晶硅片，晶硅制造商需要融資購買硅，硅礦生產商需要融資挖礦。銀行幫助生產商將供應鏈最上端的礦石變成手機。區塊鏈依靠智能合約實現上述目標，成熟的區塊鏈智能合約就是金錢，可以到銀行貼現。所以，通俗地講，傳統供應鏈金融是銀行幫助企業將“石頭”變成黃金，而區塊鏈是把“白紙”變成黃金。（證券日報網）[2021/9/13 23:19:52]

最重鏈規則在設計的時候，刻意削弱了“孤塊”的影響。

研究：三個因素顯示比特幣可能成為最重要的價值儲存手段:在對投資者的跟進信息中，Electric Capital列出了一個框架，以確定一項資產是否為價值儲存手段。Electric Capital表示，比特幣符合框架中所有的標準，在全球經濟陷入困境之際，它可能成為最重要的價值儲存手段。

根據Electric Capital的說法，在一項資產成為全球公認的價值儲存手段之前，有三個至關重要的因素，分別是效用、信任和采用。比特幣正在檢驗這三個標準。

為某一群體提供好處的基本用例即為提供資產效用。比特幣的效用在于它能夠促進不受審查的支付。信任指的是相信價值儲存在未來會繼續提供效用。在這方面，信任意味著大多數市場參與者相信比特幣將成為未來不可或缺的一部分。

最后，采用是不言而喻的，它代表了比特幣最關鍵的目標。采用將把比特幣帶給許許多多的人，并將幫助比特幣從一項實驗發展成為真正的經濟創新。

總之，這三個標準決定了資產是否屬于價值存儲。目前，最主要的價值儲存手段是美元和黃金。但這兩項資產及其作為主要價值儲存手段的地位正受到威脅，因為比特幣正在醞釀一場完美風暴。（Crypto Briefing）[2020/5/21]

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。

火幣礦池CEO曹飛：給用戶帶去優質資產是我們最重要的原則:4月24日下午，在《豐水期即將來臨，礦圈將何去何從？》主題線上活動中，火幣礦池CEO曹飛受邀就有關問題發表看法。在曹飛看來，由于正值礦機換代時間點，加上比特幣減半碰上豐水期，今年情況會特別復雜。曹飛判斷，極端情況會在豐水期結束后出現。

在談到火幣礦池上線挖礦項目的考量標準時，曹飛坦言首先會去考察這個項目的社區背景，以確保能夠給用戶帶來優質資產，他認為這是火幣礦池最重要的原則。[2020/4/24]

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。

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。

于小鐳：投資代幣 最重要的目的為打造社區價值:中企港資本集團董事長于小鐳博士接受《金融界》采訪稱，區塊鏈項目與傳統項目不同，盈利不是唯一的判斷標準，社區價值會成為一個重要的參考標準。中心化企業追求利潤最大化，但區塊鏈項目追求這個社區中每一個主體的價值最大化。目前有兩種投資角度：一種是投資代幣，最重要的目的是打造社區價值，只有社區價值增大，投資人才能從代幣中獲得更大的利益；另一種是投資技術和應用場景，跟普通天使投資和創投思路沒有區別。[2018/2/26]

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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