談談比特幣分叉

比特幣現金(BCC)暴漲之際,比特幣分叉這個術語也開始在越來越多的報道中出現。究竟數字加密貨幣為何要分叉?硬分叉和軟分叉到底有什么區別?這需要從軟件開發的特性講起。

圖片發自簡書App

先講一個歷史事件,在2010年的時候,有一個黑客利用比特幣的一個漏洞,刷出一筆包含了1844億個比特幣的交易。他利用的漏洞是比特幣只定義了輸出總金額不能大于輸入總金額,但是沒有限制面值不能為負。這樣黑客可以讓輸出中包含一個很大的負值比特幣,那其他剩下輸出的比特幣總額就能大大超過輸入總額。這個事情被開發人員在半天內及時發現并發布了補丁,使得這筆交易的輸出變為無效。事后看這是個很低級的漏洞,但是如果沒有黑客利用,可能大家也不會注意到這個漏洞。越是常識性的東西越是不容易想到要去加上這條限制。

在中本聰提出比特幣這種去中心化的數字加密貨幣的實現思想之后,由一群程序員開發代碼,從軟件上實現了比特幣。任何大型的軟件都或多或少會有漏洞(bug),由于人的疏忽,流程上的缺失或者時間緊迫下的趕工,都可能導致漏洞。即使假設一個軟件消滅了所有漏洞,它也有自己的局限性。同一個軟件只有10個人用和有100萬個人用,體驗是很不一樣的,其考量因素也會不一樣,因而設計思路也是不一樣的。任何軟件設計都需要找到合適的平衡點,在時間與空間之間取舍,在效率與安全之間取舍,因此并不存在完美的普適性的軟件。

比特幣在開發之時,那幾個程序員根本就想不到比特幣能夠得到現在這樣廣泛的關注和參與。當時的代碼實現中有很多影響軟件吞吐量的限制被寫死,比如一個區塊的大小為1M,一筆交易大小至少要有250個字節,按平均10分鐘挖出一個區塊來算,每秒鐘只能處理7個交易,而像visa這樣的信用卡組織高峰時每秒鐘可以處理上萬筆交易。在當時所能預見的情形下,這些限制都是合理的。但是比特幣的發展超出了任何人的想象,尤其是頻繁的交易使得最初設計的比特幣軟件已經難于應付,出現了區塊擁堵的現象。

需要解決這個問題,就需要對軟件升級。比特幣依靠去中心化的節點達成共識來保證交易安全性,而對比特幣升級實質是對達成共識的規則進行修改,由于比特幣去中心化的特性,系統在同時存在新舊軟件的情況下,新舊節點就可能無法達成共識,這就會導致區塊鏈分叉。

分叉可分為硬分叉和軟分叉。所謂硬分叉,是指對軟件進行修改之后,跑著舊軟件的節點不認可新軟件的節點挖出來的區塊。也就是說新軟件下達成共識的規則超出了舊軟件限定的規則,例如增加一種新的加密方式,舊的節點就無法驗證,自然會拒絕新區塊。而軟分叉是指新軟件達成共識的規則依舊能遵循舊軟件的規則,也就是說新軟件只能把規則改得更嚴格,這樣它達成共識的規則就包含在舊規則之中,例如原來的規則有一條是要求交易輸出的比特幣之和不大于交易輸入的比特幣之和,現在修改規則之后可以規定,在滿足上述條件的情況下,還要求輸出結果中的比特幣按面值從小到大排列(先不管這個規則的合理性),那么按這個新規則挖出來的區塊肯定是滿足舊規則的要求,新的區塊能被所有舊節點承認,而舊節點挖出來的區塊就可能不滿足新規則,會被新節點拒絕。

軟分叉適合小修小補,利用一些預留字段等方法,來達到不傷筋動骨的效果,比如比特幣的交易數據結構里有些字段一開始是沒有用到的,后來想要增加一層驗證,就可以用這個字段去存儲需要驗證的數據,但是這樣的字段是有限的,你用光了再想要增加新的驗證就沒辦法了。此外由于軟件漏洞,歷史上幾次軟分叉最后都引起了硬分叉,及時發布新補丁后才消除了硬分叉。

硬分叉導致的是永久性分叉,因為新節點挖出來的區塊不被舊節點承認,新舊節點會沿著兩條分叉的主鏈發展。軟分叉導致的是臨時性分叉,因為新節點挖出的區塊會被舊節點承認,但舊節點挖出的區塊可能不被新節點承認。軟分叉的風險是舊節點挖礦可能是徒勞無功的,因為它挖出來的礦不被新節點承認。而新區塊被新老節點都承認,因此傳播速度會更快,最終最長的鏈連接的會是新節點挖出的區塊。

至于比特幣解決區塊擁堵的問題的具體方案,不同的利益方(主要是礦池和核心開發團隊,另外還有交易所和用戶)提出了不同的方案,主要分為擴容和隔離,在此不作展開。

所以比特幣的分叉本質上是因為軟件升級需要對正確區塊的共識進行修改,導致新舊節點對達成共識的規則不一致而引起的。因為軟件不可能是一蹴而就或者說是完美的,所以將來勢必還會需要升級,需要分叉。至于選擇硬分叉還是軟分叉,不同的利益集團會有自己的想法,最終結果也難以預料。

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