进化之美：“树图结构”的Conflux将带来区块链变革

导读：Conflux是第一个，也是目前唯一一个在不牺牲任何去中心化程度的情况下实现高TPS的公有链。Conflux巧妙地使用树图结构，并结合其独特的先进算法，使共识不再是提高区块链扩容性的瓶颈。

图灵奖得主Tony Hoare曾经说过这样一段话：有两种方法来构建一个软件，一种是设计非常简单，所以它明显没有缺陷；另一种是让设计变得超级复杂，所以它没有明显的缺陷。而前一种方案远比第二种难。

Conflux做的就是第一件事。Conflux用一种极其简单的底层设计，即通过改变比特币记账的数据结构来提高区块链全网共识的效率，这个设计的初衷非常简单，但是想要把这件事做得没有任何缺陷，这是一个非常难的问题。

众所周知，如今的Conflux通过所谓树图（tree graph）结构，实现了将中本聪共识提升了1000倍TPS。实际上，在直接使用中本聪共识的时候，所有的区块会并行起来。由于网络传输的延迟，很多区块会变成分叉，这样不仅会极大地降低区块链网络的安全性，而且也会让区块链网络变得不好用，很多吞吐量被浪费。Conflux提出树图结构，就是希望能够安全地处理这些并行区块，让所有并行的区块能够直接应用。

从“链”到“DAG”到“树图”，展现了区块链技术的进化之美。

——在“链”结构里，每个区块只能有一个指针，这个指针是指向其父亲区块的，那么所有区块就会一个接一个连起来，形成一个链状的结构。

——在DAG 结构概中，每个区块有多于一个的指针，可以指向多于一个的其他区块，形成的是一个有向无环地图状结构。

——Conflux 的树图结构不同于链或 DAG 只有一类指针，它的每个区块都有两种指针，一种指针指向父亲区块，且只能有一个父亲，与传统的链式结构一样；一种指针指向引用区块，需要引用多个区块，表达不同区块间的 happens-before（先行发生）关系。

因此，在 Conflux 里有两种类型的边，父边（父亲指针确定的边）和引用边（引用指针确定的边）。如果只看父边，账本的结构是一棵树；如果同时看父边和引用边，账本的结构是一个图。树图结构就是指在图中包含了一棵树的这样一种结构。

从结构上来看，链结构支持全序，DAG 结构天然形成的是偏序，树图结构支持全序。

链结构中舍弃了分叉上的区块，其主链上的区块都有着唯一的父子关系，天然形成一个确定的顺序，所有人都可以按照这个顺序执行区块里的交易，所有人最后都能够达到一个一致的状态。

DAG 结构中天然形成的是一个偏序。偏序的意思是说如果图中的两个区块之间没有直接的边，或者两个区块之间不存在一条路径，就没有办法确定这两个区块及它们所包含的交易间的顺序。

当然 DAG 可以通过设计为区块排出全序，现有的 DAG 有些支持全序有些不支持全序。而树图结构通过引入主链和 Epoch 的概念，实现了对区块全序地支持，这也是Conflux 有两种指针的原因。

在Conflux的上一个版本里，使用的是GHOST算法，通过它来确认轴链（pivot chain），再用conflux的排序算法，通过轴链划分成很多时期（epoch），最终通过epoch进行排序，这样不仅不浪费任何处在分叉里的区块，还能够在我们的参数下保证网络的安全性。

上一版本的Conflux，在20Mbps到40Mbps时分别达到了3000和6000这个量级的TPS，这是Conflux在云上租了超过1万个全节点机器，在真实的网络环境下达到的TPS数据。然而这一版本的缺点是，需要大概3到6分钟的时间才能够确认一个交易，以达到很高的确认率（很高的交易不被双花的概率）。

而在最新版的Conflux中，采用了一个全新的共识算法，对之前GHOST（Greedy Heaviest-Observed Sub-Tree）协议做了比较大的改动，新的这个共识算法叫GHAST（Greedy Heaviest-Adaptive Sub-Tree）。

实际上，GHOST算法有一个很大的缺陷：当整个网络的出块速度非常非常快的时候，攻击者可以进行liveness攻击。liveness攻击的意思是攻击者不以双花为目的，而是以让这个网络没有办法确认交易为目的。

核心原因是GHOST算法其实是在不断的选择最重的子树(sub-tree)，而且每个区块的权重是一样的。如果出块速非常非常快，那么坏人可以有一个策略，比如说，把好人在好人分叉成两个子树的时候，坏人分别在两个子树上进行一些算力的挖掘，但他并不把挖的区块完全放出来，当好人有一边progress大于另一边的时候，他就在另一边放一些区块，使得两边总是保持平衡。

因为当两边指数保持平衡的情况下，GHOST算法是没有办法确认交易的，而当出块速度很快的时候，坏人有一点点算力就可以让网络一直保持平衡下去，没有办法确认任何交易，这其实是GHOST一个很大的缺点。

此外，在原来的版本中，Conflux使用GHOST来确认轴链（pivot chain），只能五秒钟出一个块。由于出块速度并不理想，Conflux选择了GHAST算法，在使用了GHAST算法后，Conflux内部测试网已经达到一秒钟出四个块的高速出块速度，最终Conflux可以在一分钟内确认一笔交易，也就是说Conflux现在的网络不止能达到3000TPS。目前Conflux内部测试结果是23秒可以确认一个交易，同时达到和比特币的六个块同样的安全性。

目前，可以获取1比1代币“糖果”的Conflux bounty项目，已经开始内测。只要在其中完成相应的任务，就会得到奖励的FC，而FC在主网上线后1:1兑换成主网的代币CFX。

添加新手交流群：币种分析、每日早晚盘分析

添加虎哥微信，一对一亲自指导：hugelunbi02

—-

编译者/作者：不详

玩币族申明：玩币族作为开放的资讯翻译/分享平台，所提供的所有资讯仅代表作者个人观点，与玩币族平台立场无关，且不构成任何投资理财建议。文章版权归原作者所有。