基础课程第十六课 分叉

第十六课 分叉

挖矿过程中需要全球多个矿工共同竞争去获取记账权，由于区块链是去中心化的数据结构，所以不同副本之间不能总保持一致，区块有可能在不同时间到达不同节点，因此相互竞争的链之间是存在差异的。这就是我们所提到的分叉，分叉主要有三种类型：临时分叉、软分叉和硬分叉。

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临时分叉

数字货币进行的是竞争记账方式，也就是谁先算出来难题，将交易打包成区块，并将区块公布到网络中，得到其他节点的验证和接收，大家就在自己的区块链上加上新的区块，并进行下一轮的计算。

但是这里会出现一个问题，因为广播是需要时间的，如果A和B两个区块分别被不同的矿工挖出，并分别在网络中广播，一部分节点先得到A区块，后得到B区块，则他们把A作为主链，而B作为临时分叉保存，这些节点被称为红军；另一部分节点先得到B区块，后得到A区块，则他们把B作为主链，而A作为临时分叉保存，这些节点被称为绿军。

这就是我们所说的临时分叉，那么接下来是以谁为准呢，红军和绿军彼此并不服气啊，所以谁也说服不了谁，区块链的顶点产生了分歧，一派以红色区块为顶点，一派以绿色区块为顶点。

于是大家制定了一个规则，先在谁的基础上算出下一个区块，按照最长链原则就以谁为准，后续，基于绿色区块计算的粉色区块率先出现并被全网接收和认可，也就是在绿军的基础上增加了粉军，他们现在是红军一倍的实力，所以绿军就打败了红军，也就是所有节点将B+C作为主链，A区块分叉被抛弃，临时分叉结束。

在实际应用中，临时分叉并不常见，不过存在这种可能性，所以提前约定好了处理办法以解决这种可能出现的情况。而且临时分叉如同名字所表达的，它只是一个临时出现的情况，后续就还会合并到一条主链上。

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软分叉

软分叉又称为兼容性分叉，这也是软分叉和硬分叉最大的区别。硬分叉是实实在在的分成了两条链，而软分叉还是在一条链中，只是彼此前后节点所遵守的规则有可能不同。简单举一个例子，硬分叉就像是另外开辟了一条新路，而软分叉就像是在原来的土路上，我们开始修建水泥道路啦，这还是一条路，只是用料（规则）有所不同啦。

在此之前，说说分叉的原因吧，因为中本聪老先生设计比特币的时候，没想到比特币发展会如此迅猛，所以当初一个区块的大小只设计了1M大小，也就是1000字节k，按照一笔交易250字节来算，一个区块也就是能放4000笔交易，一个区块按照10分钟计算，一秒钟只能处理7笔交易。随着比特币的发展，这个处理能力明显是不足的，所以大家就考虑扩容。可是扩容的方案太多啦，有的说扩成2M，有的说扩成无限大，有的说扩成可调节的，按照之前的2016个节点的大小需求去取平均值。谁也说服不了谁，于是社区就各自按照自己的思路去对比特币进行了扩容，在此基础上就出现了软分叉和硬分叉。

软分叉例子：

1、P2SH软分叉升级

P2SH包含在BIP16中，通过软分叉进行升级比特币系统，让比特币在支持P2PKH基础上，再支持一种叫P2SH的标准交易类型。

2、SegWit软分叉升级

SegWit主要包含在BIP141-144中，通过软分叉进行升级比特币系统，让比特币支持一系列SegWit的功能集。

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硬分叉

相对于软分叉这种比较温柔的扩容方式之外，硬分叉则是不再承认原来的链条，而是在某个区块之后，完全采取新的区块规则。

目前已发生的区块链硬分叉的案例有：

a、比特现金（BCC）

Bitcoin Cash（BCC），中文名译为比特现金，其客户端软件Bitcoin abc是对Bitcoin core 0.14进行fork（复制并修改）得来的版本，将区块大小调整到了8M，并且移除了隔离见证（SW）。2017年8月1号UTC时间12:37，比特币区块高度478558开始分叉，BCC由此而来，可将其视作比特币（BTC）的分叉币或竞争币。

比特现金虽然算是比特币较为成功的一个硬分叉，不过主流btc用户还是对此持不欢迎态度。此后又出现了什么比特黄金，比特白银等硬分叉，则基本不被接受。

b、以太经典（ETC）

The DAO（Decentralized Autonomous Organization，即“去中心化的自治组织”）于2017年5月在以太坊上进行众筹，在6月份已经成功募集价值约1.5亿美金的以太币，然而黑客利用攻击，将5000万美金的资产转移到了他们名下。为了夺回这部分资金，以太坊团队决定在2017年7月20日晚上，以太坊的第192000个区块进行硬分叉，将以太坊分为以太经典（ETC）和以太坊（ETH），将已有以太币进行回滚，以夺回黑客侵占的以太币。虽然这一决定并未得到以太坊社区半数以上的人群认可，质疑声也是很多，不过以太坊团队还是强行进行了硬分叉。

这个例子可以简单理解为，国家印了1.5亿元钱，其中5000亿被强盗抢走了，为了保证利益，国家把这1.5亿纸币宣布无效，重新印了1.5亿。这个是不是合理合法呢，就仁者见仁智者见智啦。不过以太坊的创始人V神（Vitalik Buterin）的确是一个爱剑走偏锋的人，现在国内严厉打击的ICO(Initial Coin Offering)，其实也是由V神率先提出并发扬光大的，他在开发以太坊之前就是利用ICO募集比特币作为开发以太坊的资金。之前我也说过，我认为以太坊最大的技术突破是智能合约，这也是我最看好它的地方。但实际上，以太坊最受人欢迎的地方，就是它的ICO机制，可以轻松的发行各种各样金额的代币。（发个广告，各位如果有想发行代币的，从几千万到几千亿，随便说啊，我帮你们搞定。哈哈，开个玩笑，只是说明，其实那就是个数字罢了，空气中飘过的数字而已）

在以太坊之前，发代币是需要像我们这样的IT工程师的大力参与，参考比特币的源码来进行二次开发，才能发币的，成本是比较高的。但是以太坊出现之后，各种公有链的开发都可以基于以太坊平台，发币进行ICO也是如此，整个过程变的超级简单。

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软分叉与硬分叉的比较

硬分叉和软分叉最大的区别就是新旧节点的认可关系，软分叉是新旧节点可以相互认可，彼此当做是还和原来一样的节点（其实是具有一定欺骗性的，因为新旧节点的确有区别啦），而硬分叉则是新节点不再遵循任何老节点的规则，也将按照新规则才能产生节点，而由老规则生成的节点则会被认为是无效节点被抛弃掉。

软分叉优点：

a.软分叉总是只有一条链，没有分成两条链的风险；

b.软分叉不要求所有节点同一时间升级，允许逐步升级，且并不影响软分叉过程中的系统稳定性和有效性；

但软分叉也有缺点：

a.软分叉的前提是老的节点总是能够接受新节点的区块，这就要求把系统设计成向前兼容（forward compatible）；

b.软分叉总是建立在对老节点进行欺骗的基础上，它让老节点没有察觉实际上已经发生的变化，某种程度上违背了单点完整验证的原则；

这节课我给大家介绍了区块链的分叉原理以及相关案例，让大家了解到什么是区块链分叉，下一节课，我将和大家聊一聊区块链的匿名性。

P.S. 名词解释：向前兼容（forward compatible）

向前兼容是非常有意思的术语，它不同于我们通常说的软件设计中向后兼容（backward compatible）的方式。它要求对于新可能出现的区块形态、共识机制有个预先的判断，并在老的系统中留有余地或后门。当新的节点被部署时，老的节点能够接受新节点所产生的区块。

那么，比特币里是如何实现向前兼容的？

答案是：非标准交易（non-standard transaction）。

比特币中设定了如下规则：

1.将所有交易分类为：标准交易、非标准交易和非法（invalid）三种；

2.如果发现非法交易，一律拒绝，如果该非法交易在某个区块中，则拒绝整个区块；

3.在标准配置下，所有节点对非标准交易采取以下态度：

a. 不转发

b. 不接受

c.不打包

4.对于已经进入区块的非标准交易采取以下态度：

接受该区块；

对区块中的所有交易，包含该非标准交易按既有规则进行验证；