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中国区块链,树图公链3.0-Web3

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Conflux树图技术与生态发展大会在上海科学会堂举行。大会汇聚了全球Web3(以区块链为核心的第三代互联网)、人工智能与数字金融领域的顶尖学者、产业领袖、技术开发者及生态建设者,共同探讨区块链技术与生态的未来发展。备受瞩目的Conflux树图公链3.0也在会上发布,其性能大幅提升,可为更多Web3项目提供低成本触达全球的公共基础设施。

随着信息技术的发展与突破,互联网渗透到人类社会生活与工作的方方面面。信息技术中的区块链技术,以计算机代码缔造互联网世界的“信任”——而信任是人类社会出现分工以来社会发展的基石。因此,区块链是塑造数字世界“生产关系”的技术,以区块链技术为核心的第三代互联网“Web3”,伴随人工智能、物联网等技术的发展,必将带来全社会生产力质的飞跃、经济结构与生产要素资源的重组,乃至全球竞争格局的重塑。
树图区块链是由我国团队原创的自主可控区块链基础平台。团队的核心成员来自清华大学,他们打破“区块一定要串成一条链”的思维定式,提出基于树图结构的高性能共识算法。

作为国内唯一符合监管要求、承载国家重点研发计划、服务“一带一路”的公共区块链基础平台,树图公链采用创新算法和技术,成功跻身世界公链第一梯队。据统计,树图公链已在全球拥有超过2500万用户,覆盖40多个国家和地区,累计处理交易1.7亿笔;同时,它还与数十条主流公链打通跨链桥,形成了涵盖DeFi(去中心化金融)、RWA、元宇宙、数字社交、在线游戏和SaaS(软件云服务)的全品类Web3生态体系。

中国区块链,树图公链3.0-Web3 图1

上海树图区块链研究院院长龙凡
“树图是在‘孩童’时来到上海的,我们在上海实现了测试网上线、主网上线。”上海树图区块链研究院院长龙凡表示,4年前,树图凭借独创技术,大幅提升吞吐能力,缩短节点间确认时间,形成了1.0版公链。2年后,树图2.0版再次迭代,使孤立的链上应用汇聚成可组合的生态。此次最新发布的3.0版,将于今年8月正式上线。通过全新设计优化的存储架构和执行模块,公链3.0版进一步将交易吞吐能力提升至15000 TPS,并原生支持AI智能体的链上调用,可赋能跨境支付、RWA资产批量结算等项目,由此打造一条面向Web3的“数字高速公路”。
面对奔涌而来的浪潮,龙凡强调,“在技术变革面前,我们能冒的最大风险就是‘停在原地’”。唯有积极学习并拥抱区块链,把信任写进数字时代,让价值安全流动,才能有效化解风险,充分释放数字生产力。

会上,复旦大学国际金融学院、青岛国际版权交易中心、东信和平分别与上海树图区块链研究院签署合作协议,将围绕数字金融创新研究、版权上链、文旅文体市场拓展和生态建设等展开合作。树图还与AnchorX、东信和平达成战略合作,将在部分“一带一路”共建国家共同推进离岸人民币稳定币发行、跨境结算、RWA等应用场景的海外标杆项目落地。大会期间,还举行了沪港Web3互补协作发展大会,以搭建两地Web3创新与实践的交流平台。


解读树图Conflux区块链之网络结构


从比特币谈起
中国区块链,树图公链3.0-Web3 图2中国区块链,树图公链3.0-Web3 图3一直以来,很多人以为比特币是一个整齐的区块链条。然而,事实上并非如此。由于区块链网络庞大,矿工之间互相通讯不能做到完全同步,所以会出现不同的矿工同时挖出新的区块,或者出块时间相差很小,其他的矿工收到出块信息以后会继续生产新的区块,只有最长链可以得到认可。所以,在比特币网络上,时常会出现这种不在最长链上的临时分叉的区块,这种区块是废弃的孤块,孤块中的交易信息其实并没有错误,只是由于网络通讯导致其没能成为最长链。
而生产孤块的矿工消耗算力计算哈希,最终没有得到奖励。这种情况在比特币网络是比较常见的,这导致比特币网络的算力浪费进一步增加。
除此以外,在比特币网络上,因为只有唯的一条路径,比特币网络经常出现“待确认交易”,只有之前的区块被确认以后,其后的交易才可以打包写入新的区块。

以太坊叔块

中国区块链,树图公链3.0-Web3 图4以太坊引入了叔块的概念,对于链上临时分叉出来的块,满足一定条件给予一定的奖励。

但是,以太坊叔块需要满足一定的条件,例如上图中块A,它引用的是过早的区块,所以不能成为叔块、不能获得叔块奖励。
再比如图中的块B,它引用的是一个叔块,所以它也不能成为叔块、不能获得叔块奖励。
即使一个区块成为叔块,它也不能获得和普通区块一样多的奖励;而且,叔块中的交易信息也会被抛弃。说白了,叔块只是用于给矿工发一个安慰奖,并不能很好地解决以太坊的数据冗余和记账效率问题。
DAG结构
相对比特币的唯一区块链条和以太坊叔块结构,DAG结构是包容所有的临时性分叉块。
DAG,Directed Acyclic Graph,有向无环图。

中国区块链,树图公链3.0-Web3 图5在DAG区块链结构中,每一个DAG区块都指向1个或多个父区块,每一个DAG区块也会有1个或多个子区块指向它。沿着DAG区块的指向关系,不会走出环形,这就是DAG区块链结构.

DAG区块链结构中,包括所有的分叉区块,可以更充分的利用区块链的资源。

但是,DAG区块链结构就比较乱。比如从G到B的指向,可以是GFB,也可以是GEB。如果不看哈希值,也不知道E和F哪个区块的生产更早。
其实,Conflux最初使用的就是这样的DAG结构。发现区块顺序比较混乱的问题以后,Conflux在DAG区块链的基础上,对结构进行了优化,也就是Conflux的树图结构。
树图

树图结构,实际上是对DAG结构的优化。将原来的指向关系,分成两种关系,一种是父边,另一种是引用边。

中国区块链,树图公链3.0-Web3 图6其中,父边表示子区块与父区块的关系,每个区块只有一个父边;

引用边表示是的时序关系,表明被指向的区块时间更早,一个区块可以有多个引用边。
Conflux的设计是,当一个新的区块产生后,在指向父区块以后,找到网络中的叶子区块(没有子区块和引用区块的区块),然后与其建立引用边。
因此,可以确定区块的顺序。例如上图中,区块C没有引用区块B,说明B并不是在区块C之前,而区块F引用了区块B,说明B在F前,所以区块顺序是CBF;同理,G引用了E,说明是FEG。
所以在树图结构中,可以获得一个全序的区块结构,这是Conflux树图比DAG结构更具优势之处。
有了这个全序的区块结构,就可以理清网络中的交易顺序了。当区块中存在重复或者冲突的交易时,按照顺序可以排除重复和冲突的交易。
特色,性能
对比比特币:
在比特币网络中,大约每10分钟生产一个区块,网络有大约10分钟时间广播和确认,所以产生临时分叉的概率较低。一旦生产区块的速度加快,那么产生临时分叉的概率就会增加。
然而,如果不改变10分钟出块的速度,想要加快交易处理速度就只能增加区块容量,然而当区块容量变大,又增加了广播时的信息,有可能使交易处理速度变慢。
虽然Conflux和比特币一样使用POW共识算法,但是Conflux改变了网络结构。在Conflux的树图结构中,允许网络中分叉出区块,所以Conflux可以以更快的速度处理交易。
对比DAG结构:
虽然DAG结构和Conflux树图结构一样,允许分叉块。但是,DAG结构中无法实现全部区块的排序,而DAG结构和Conflux树图,由于快速生产区块,允许区块分叉,所以大概率会在不同区块中存在重复、冲突的交易信息。
这时候,DAG结构想要处理重复、冲突的交易就比较麻烦。而Conflux树图由于具有完全的区块排序,因此可以更高效的处理重复和冲突交易,按时间顺序来处理发生的交易即可。
所以Conflux树图比DAG结构具有更高的处理速度。
效率
对比比特币:
比特币网络中的孤块,既不会得到奖励,也不会进入共识,这使得网络资源和效率大大浪费了。
而Conflux允许区块分叉,不存在孤块,合法出块的矿工都会获得奖励。同时,区块中的信息也可以得到比较充分的利用。
对比以太坊:
以太坊叔块虽然可以得到奖励,但是叔块的子块则无法得到奖励,而且叔块中的信息也不参与共识。
而Conflux的设计是,分叉的块及其子块也可以获得奖励,并且这些区块中的信息也都是有用的信息。
对比DAG结构:
DAG结构可能会面临着叶子区块的发散问题。也就是父块有多个子块,子块再有更多个子块,从而使DAG形成枝繁叶茂的叶子区块发散状态。这会形成大量的数据冗余,区块链效率变低下。
Conflux树图的设计是,每个新生产的区块,在连接父块以后,对于网络中发现的叶子节点进行引用,向其连接引用边。这样除了帮助区块排序以外,也消除了叶子区块发散现象,被引用以后的区块,将不再是叶子区块,也就不会再有新的子区块接入。

通过Conflux的区块浏览器,可以观察Conflux网络的性能:

中国区块链,树图公链3.0-Web3 图7对比以太坊,算力在400TH/S,挖矿难度5.85P,区块平均间隔13秒。Conflux的网络算力很小,但是出块速度很快。

安全性

虽然我们经常说51%算力攻击。但事实上,由于比特币网络中经常存在临时性的分叉,所以最长链末端的区块占有的算力未必是全部算力,比如图6:

中国区块链,树图公链3.0-Web3 图8在最长链末端,出现了3个区块,还不知道哪一个区块会继续最长链。这3个区块集中的矿工算力分别是20%、30%和19%。此时,一个攻击者拥有31%的算力,就有可能在A之后、BCD之前写入攻击区块,然后再生产一个新的区块使其成为最长链。因为其他矿工未必可以在短时间内达成共识来抵御攻击。

在Conflux中,按照最重子树原则而形成主链。所谓最重链原则就是统计每个区块后续(包括自身区块、子块)共有多少区块。从创世块开始,持续找到其最重子树的区块,连接而形成的就是主链。
中国区块链,树图公链3.0-Web3 图9Conflux主链已经确定了树图中的区块顺序,攻击区块写入攻击性的交易信息(双花),由于其不在主链上,其交易信息仍然会在正确的交易信息之后,作为重复交易而不会被处理。攻击区块想要成为主链,必须要连续出块使其子树权重超过好人区块的子树权重。
如果好人矿工的算力集中,那么攻击者要拥有至少51%算力,才能比好人矿工出块速度更快。如图8:

中国区块链,树图公链3.0-Web3 图10

如果好人矿工的算力不集中,将会产生更多子块,使好人区块的子树权重更重。如图9,好人区块的子树权重为3,攻击者仍然需要至少51%的算力,才可以产生权重3的攻击子树。

中国区块链,树图公链3.0-Web3 图11

当然,并不是说Conflux的安全性比比特币更高,毕竟比特币网络的全网算力非常高,攻击比特币的难度非常高。

但是,在全网算力相等的情况下,攻击Conflux的难度更高一些,这是因为Conflux的最重子树原则下,好人矿工即使算力不集中,也可以增加子树权重,从而提高攻击的门槛,提高网络安全。

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