在2018年11月的BCH 分叉中，Bitcoin SV 陣營希望將區塊大小在現有的基礎上繼續增加，增加到 128MB 大小。而 Bitcoin ABC 陣營認為 32MB 大小已經足夠。和比特幣最初的 1MB 大小相比，一年多來分叉鏈對區塊大小的調整就像是一場大躍進一樣。這么做真的沒問題嗎？我們從學術研究的結論中為您尋找答案。
區塊擴容的歷史
我們都知道，在比特幣創世時，采用了1MB 區塊大小的限制。在最初的幾年，比特幣受到的關注有限， 1MB 大小被填滿的次數也不多，大家似乎沒有覺得 1MB 有很大問題。
隨著比特幣受到的關注越來越多，比特幣的吞吐率局限性日益凸顯。按平均一筆交易250 字節計算，比特幣每秒只能處理不到 7 筆交易。
為了緩解效率問題，隔離見證，2M 區塊大小的等方案被提出。2017年8月，BCH 從比特幣分叉，并且將區塊定到了 8MB 大小，今年 5 月將區塊大小調整到 32MB。在本次分叉中，Bitcoin SV 更是提出了 128MB 的巨大區塊。
區塊大小對安全性的影響
早在2015年的時候，學術界就對區塊大小和出塊時間對安全性的影響進行了研究。其結論簡單來說，在最長鏈規則下，區塊大小和出塊速度的對安全性的影響可以用一個比值概括：
區塊傳遍全網時間/ 出塊間隔時間
這個比值會影響雙花攻擊需要的算力。比值越大，進行雙花攻擊需要的算力越小，安全性越低。
（注：如果誠實的礦工們算力相對集中，也會提高安全性。區塊傳遍全網的時間可以把長尾切掉，比如說，傳遍95%的算力節點視為傳遍全網。）
比特幣對提高傳播速度的不懈努力
和十年前的網絡環境相比，如今的網速大大提高。發送同樣大小的數據需要的時間更少。不僅如此，在2016年的時候，比特幣還通過實現緊湊區塊(Compact Block)來降低傳輸時間。
與保留全部交易信息的完整區塊不同，緊湊區塊中只保留交易的短ID（僅6個字節）。當一個節點挖出區塊時，只在網絡中傳播緊湊區塊。收到緊湊區塊的節點先嘗試從自己的交易池中恢復完整區塊，當恢復失敗時，再嘗試向鄰居節點請求沖突或丟失的交易。
對于1MB 大小的完整區塊，緊湊區塊僅有 15KB 的大小。據報道，直接恢復完整區塊的成功率高達 86%. 這大大降低了比特幣區塊傳遍全網的時間。統計數據顯示，2016 年 12 月的區塊傳播時間只有 1 月的不到六分之一。
那么，調大區塊到底安全嗎？
和比特幣運行初期相比，如今區塊傳遍全網時間已經大大降低。就安全性而言，1M 的區塊大小已經非常地保守了。即使將區塊大小增加到 8MB , 也可以獲得近似于 3 到 5 年前比特幣的安全性。
然而，對于32MB 這樣大的區塊，其安全性就需要謹慎考量了。雖然使用緊湊區塊技術依然可以做到大約 500KB 大小的實際傳輸量。但當網絡中的交易越來越多的時候，可能有大量交易堵在路上，導致完整區塊的恢復成功率大大降低，最終導致傳輸時間過長。
而128MB 區塊大小就近乎瘋狂了，更可怕的是，這個方案的擁護者們似乎完全沒有考慮過上述問題。筆者粗略估計，除非算力集中，否則 128MB 區塊可能面臨嚴重的安全性問題。但如果算力真的集中起來，它和一個中心化系統的區別又有多少呢？
概括來說，適當地調大區塊可以緩解吞吐率問題，但是無底線地調大區塊，勢必會造成嚴重的安全性問題。
最重鏈規則：降維打擊式解決安全與效率兩難問題
上面所述的問題，只局限在最長鏈規則之下，所以我們可以從另一個維度去考慮。GHOST 共識協議設計了最重鏈規則，無論區塊大小和出塊速度怎么調整，雙花攻擊都需要 50% 的算力。
Conflux 基于 GHOST 協議改進和實現，通過有向無環圖結構，在保證安全性的前提下，在跨大洲模擬實驗中實現了每秒 1.6MB 數據的吞吐，相當于 6400 筆交易。這一表現為打造高效率的 PoW 公鏈提供了堅實的共識基礎。
參考文獻：
[1]?Sompolinsky, Yonatan, and Aviv Zohar. "Secure high-rate transaction processing in bitcoin." International Conference on Financial Cryptography and Data Security. Springer, Berlin, Heidelberg, 2015.
[2]?Li, Chenxing, et al. "Scaling Nakamoto Consensus to Thousands of Transactions per Second." arXiv preprint arXiv:1805.03870 (2018).
作者：李辰星(lylcx2007@gmail.com), 公鏈項目 Conflux 研究成員
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