走进 Conflux,图灵奖传奇想要用 DAG 解决中本聪协议最大的挑战

亏快链日记 2018-12-07

近日,红杉中国、Metastable 和 IMO Ventures 等一批投资机构宣布向 Conflux Foundation 投资 3500 万美元资金,该组织将孵化一项名为 Conflux 的新协议,用于解决区块链扩容限制问题。Conflux 由来自多伦多大学和清华大学的一组计算机科学学者领导,其中包括图灵奖得主 AndrewChi-Chih Yao (姚期智)博士。作为计算机科学的传奇人物,姚博士最近涉足加密货币的几个方面,如激励或共识。其中的一些工作产生了一份研究论文,概述了 Conflux 链的基础知识。

Conflux 代表了分布式总账技术活跃领域的最新竞争者,这些技术试图解决以太坊或比特币这样的区块链的一些可扩展性限制。目前 Dfinity,Hasgraph,Zilliqa,Algorand 是专注于这一领域的著名代表。Conflux 背后的想法与其中一些项目有一些相似之处,但它仍然忠于中本聪共识模型。从概念上讲,Conflux 协议改进了当时产生一个块的中本聪共识序列模型,允许网络创建任意数量的并发块而不牺牲区块链的不可篡改性。从技术上讲,这种优化可以实现每秒数千个交易的并发处理。细节还需要发掘,但 Conflux 似乎已经结合了几种著名的计算机科学技术来实现这一重大突破。

进入 Conflux 的理论构想

与其他区块链可扩展性尝试不同,Conflux 没有提出一个全新的共识模型,而是扩展已成熟的中本聪共识(Nakamoto Consensus)的机制。中本聪共识已经形成声誉,具有令人难以置信的强大和安全性,但也有令人烦恼的缓慢。中本聪共识协议通常将交易组织成有序的块列表,每个块包含多个交易和到其前任的链接。每个新生成的块将附加在最长链的末尾,以使链更长,因此更难恢复。虽然非常安全,但中本共识模式的局限性在于只有一个参与者才能赢得竞争并为区块链做出贡献。

走进 Conflux,图灵奖传奇想要用 DAG 解决中本聪协议最大的挑战

为了解决中本聪共识的局限性,几个区块链依赖于诸如拜占庭容错(BFT)之类的替代方案,其依赖于分层模型来确定交易的顺序。然而,有一种思想流派,其中显然包括 Conflux 背后的研究人员,他们认为 BFT 区块链不能在规模上充分去中心化。Conflux 协议遵循一种不同的方法,这种方法由一个简单的想法驱动:「如果我们可以乐观地处理并发块和交易,将其最终订单推迟到提交时间之后怎么办?」。虽然这个想法起初可能看起来很荒谬,

从按顺序的中本聪共识的约束中解放,Conflux 通过以下几个简单步骤引入并发块处理:

  • 1)乐观地处理并发块
  • 2)将块组织成有向无环图(DAG)
  • 3)首先同意所有块的总订单(假设交易不会相互冲突)
  • 4)然后从约定的块顺序派生交易订单(懒惰地解决交易冲突)

为了实现这些步骤,Conflux 共识协议维护共识协议维护块之间的两种关系。当参与者节点在 Conflux 中生成新块时,该节点标识新块的父(前驱)块,并在这两个块之间创建父边缘,如比特币。这些父边缘使 Conflux 能够在其分类账上实现一致的不可逆转的共识。最终结果是块之间的边缘形成有向无环图(DAG),其易于导航并且引入一定程度的抗分叉。从这个角度来看,Conflux 可以被视为基于 DAG 的中本聪共识协议。

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我们都知道区块链不仅仅是共识协议。Conflux 提供了一个相当简单的架构,通过创新的可扩展性结构扩展了比特币的一些核心原则。Conflux 的基础架构包括以下组件:

  • Gossip Network (八卦网络): Conflux 中的所有参与者节点都通过八卦网络连接,该网络负责将交易广播到网络中的所有节点。
  • 待处理交易池: Conflux 网络中的每个节点都维护一个待处理交易池,该交易池包含已被节点听到但尚未打包到任何块中的交易。每当节点从八卦网络接收新交易时,该节点就将该交易添加到其池中。
  • 块生成器: Conflux 的节点使用基于工作量证明(PoW)的块生成器来为挂起的交易创建块。
  • DAG 状态: Conflux 中的每个节点都维护 DAG 的本地副本,该副本包含节点知道的所有块。

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这种架构的原理允许 Conflux 将比特币的安全性和稳定性与单一网络中现代区块链的可扩展性相结合。Conflux 模型确保了区块链网络的三个非常理想的属性:安全性,并发交易处理和正确性。Conflux 团队想要超越了理论练习,决定看看他们的一些想法是否在实践中发挥作用。

走出理论,看看测试表现

Conflux 团队在 800 个 AWS EC2 实例的集群上运行协议的原型实现,每个实例运行数十个节点。总的来说,实验使用了大约 10000 个 Conflux 节点的体系结构,处理大小为 1MB-8MB 的块。与其他 Nakamoto 共识区块链相比,Conflux 在吞吐量方面显示出明显的优势。

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令人印象深刻的是,Conflux 的块利用率远高于其他类似的区块链。

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其他实验表明,Conflux 可以一致地扩展到大约 20000 个并发用户,而在确认时间内没有重大影响。

Conflux 采用了一种新颖的区块链扩容方法,并没有完全脱离比特币的原则。目前,Conflux 不仅仅是一项复杂的研究活动,但它的一些想法可能会发展成为一种新的区块链,也可能会被纳入比特币。

关于 Conflux 更多的团队成员介绍,因为他们有开了自己的公众号,大家可以在这篇文章「Confulx,使共识不再成为区块链扩容性能的瓶颈」看到。当然这个项目争议也不少,关于姚期智的角色定位,关于项目是否有圈钱嫌疑等等,那这个就不在讨论范围了。

Conflux 论文地址:https://arxiv.org/abs/1805.03870

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