区块链与密码学国家级讲座1-6：分叉之战

简介：本课程通过一系列通俗易懂的内容来呈现区块链和密码学领域的相关知识。 这里有知识，有故事，从趣味到趣味，万能课等你来学。 本系列课程内容从比特币的介绍开始，然后延伸到区块链的相关技术原理和发展趋势，再深入浅出地介绍区块链中应用的各种密码学技术。 欢迎大家订阅本公众号，继续学习。 1.6 比特币的分叉对于我们日常使用的手机APP来说，系统更新就像是家常便饭，偶尔会加入一些新的功能。 但这种看似简单的更新，在比特币系统中却是难上加难。 为什么？ 由于方案优化、BUG修复等原因导致软件升级是一种非常普遍的现象。 对于手机应用等传统软件，升级非常简单。 它只需要由制造商发布并被用户接受。 但是对于像比特币这样的去中心化系统来说，升级是非常困难的，网络中的每个参与者都需要相互协调。 软件升级意味着运行逻辑的改变，但在比特币中，升级必然会导致不同的节点在一定时间内运行不同的版本，因此会出现分叉。

分叉主要包括软分叉和硬分叉。 如果比特币升级后，新的代码逻辑是前向兼容的，即新规则产生的区块仍然会被老节点接受，就是软分叉； 如果新的代码逻辑不向前兼容，即新生成的规则生成的区块不能被老节点接受，修改区块链平台信息的方式有误，就是硬分叉。

让我们来看看什么是软分叉和硬分叉。 1.6.1 软分叉 软分叉是向前兼容的，新老节点仍然运行在同一条区块链上，不会产生两条链，对整个系统的影响相对较小。 到目前为止，比特币经历了几次软分叉，BIP-34、BIP-65、BIP-66、BIP-9。 这里以BIP-34为例简单说明软分叉过程。 在旧版本中，有一个无意义的字段“coinbase data”，矿工不会验证这个字段的内容。 新版本BIP-34升级要求该字段必须包含区块高度，同时版本信息由“1”变为“2”。 升级包括三个阶段。 第一阶段——矿工修改版本号为“2”。 此时所有矿工在验证区块时，都是按照老规矩进行验证，即不关心“coinbase data”字段的内容。 无论新规则还是旧规则，所有矿工都打包区块。 块，可以被整个网络接受。 第二阶段——如果版本号为“2”的区块数量超过最新1000个区块的75%，版本号为“2”的矿工必须按照新规则打包区块并升级 当矿工收到版本号为该版本的区块时数字“2”，他们将只接受其“coinbase data”字段包含块高度的块。 对于版本号为“1”的块，他们仍然不验证这个字段并接受。 第三阶段——如果最近1000个区块中的区块链平台信息有误，如何修改，版本号为“2”的区块数量超过95%，升级后的矿工只接受版本号为“2”的区块将验证“coinbase data”字段，不接受版本号为“1”的区块，以迫使剩余的少数矿工升级。

虽然软分叉对系统影响不大，但为了保证向前兼容，不能增加新字段，只能在现有数据结构下进行修改，可升级的内容非常有限。 同时，由于这些区块链平台如何修改错误信息的限制，软分叉的升级方案一般比较复杂，复杂的方案往往更容易出现BUG，可维护性差。 比特币科普的“第一次”分叉总是第一次，让我们看看比特币的第一次分叉是怎么回事？ 比特币第一次软分叉协议升级的第一次软分叉禁用了协议特性 OP_RETURN。 从技术上讲，这是如何修改 UASF 区块链平台上的错误信息比特币如何处理分叉，但在早期，实际上是中本聪在制定协议规则。 升级没有导致区块链分叉。 第一次硬分叉比特币的第一次硬分叉协议升级增加了一个新函数OP_NOP，也是由中本聪指定的。 然而，并非所有人都相信升级实际上是一次硬分叉。 从结果来看，它并没有导致区块链分叉。 1.6.2 硬分叉 硬分叉就像议会投票一样，会有“喧哗”。 与软分叉相比，硬分叉会更加“暴力”。 由于缺乏向前兼容性，旧版本的矿工无法验证新版本的区块而拒绝接受。 他们仍然只接受旧版本矿工按照旧逻辑打包的区块。 新版本产生的区块会被新版本矿工接受，所以新版本矿工保存的区块和旧版本矿工保存的区块是不一样的，即两条链会形成。

硬分叉修改的空间很大，方案设计也比较简单，但是如果全网出现两种不同的意见，就会导致整个生态的分裂。 目前对比特币影响最广泛的硬分叉事件是2017年8月1日的硬分叉，比特币从一条链上分叉，产生一条新链“比特币现金（BCH）”。 这是开发者和矿工之间没有硝烟的战争！ 下面，我们来还原一下这件事的原委。 这次硬分叉的起因是开发商和矿工对比特币扩容计划的分歧。 比特币区块大小为 1MB。 按照每 10 分钟一个区块的速度，全世界每秒只能完成大约 7 笔交易。 在比特币发展初期，如何修改区块链平台上的信息是错误的。 一个 1MB 的区块足以打包区块间隔内产生的所有交易。 但是，在比特币大行其道的今天，这样的处理速度显然不能满足要求。 为了解决上述问题，经过社区的讨论，最终形成了两种改进方案，即扩容方案和隔离见证方案。 扩张计划的思路比较直接。 由于区块太小导致交易处理速度低，需要直接扩容区块，使其容纳更多的交易。 原来1MB不够用，扩充到2MB、8MB，甚至直接扩充到32MB。 隔离见证方案的思想是将交易分成两部分，一部分是交易信息，另一部分是见证信息，两部分信息是分开的。 处理。 就好比一辆车太小，想坐的人太多了，所以要求车上的每个人把背包和行李放在后面的另一辆卡车上，这样原车可以容纳更多的人。

支持扩容计划的主要是矿工。 使用扩展方案，矿工可以在每个区块中包含更多交易，从而获得更多费用。 但是，如果采用隔离见证的扩容方案，小额交易不会被区块确认，矿工的手续费收入将大大减少，因此矿工更倾向于支持扩容方案。 隔离见证方案的支持者主要是比特币开发团队的一些核心成员。 他们认为，扩容计划是一个“止沸腾”的计划，毕竟不可能无限制地扩容区块。 同时，区块的增加提高了挖矿的门槛，从而降低了普通矿工的参与度，削弱了比特币系统的去中心化程度。 2016年2月和2017年3月，争端双方曾两次举行会谈，希望双方“握手言和”，接受妥协方案。 在该方案中，区块大小将扩大到2MB，隔离见证方案也将部署在比特币上。 但由于期间部分参与者的遗憾或反对，最终未能达成共识，也为“硬分叉”埋下导火索。 2017年8月1日区块链平台信息有误及修改方法。 比特大陆投资的矿池ViaBTC团队采用比特大陆提出的UAHF（user-activated hard fork）方案挖出了第一个区块。 ，比特币区块链的硬分叉。 从此，与比特币竞争的分叉币比特币现金诞生了。 比特币现金区块链的块大小为 8MB，并且不使用隔离见证。 可以说，这是矿工的胜利。 硬分叉后称为比特币现金（BCH）比特币如何处理分叉，随后出现了比特币黄金（BTG）、比特币钻石（BCD）、超级比特币（SBTC）等加密货币。