比特币的区块的生成、链接和分叉

版权声明：凡原创系列文章，均笔者的辛勤于中，如转载，请文章顶部注明来源。谢谢配合 https://blog.csdn.net/smilejiasmile/article/details/86656492

比特币的区块生成、链接和分叉

交易的传播 & 验证

• 交易包含两个部分，n 输入和 m 输出、n > =0 , m >0.
  • 输入 == 要被花费的 UTXO + 解锁脚本
  • 输出 == UTXO (币值 + 锁定脚本）
• 钱包软件生成交易，并向邻近节点进行广播
• 节点对收到的交易进行验证、并丢弃不合法的交易
  • 交易的 size 要小于区块 size 的上限
  • 交易输入 UTXO 是存在的。（验证全节点的数据库是否包含）
  • 交易输入 UTXO 没有被其他交易应用 - 防止双花（Double Spending）
  • 输入总金额 > 输出的总金额
  • 解锁脚本验证
• 将合格的交易加入到本地的 Transaction 数据库中，并将合法交易转给临近节点。

区块的生成

• 旷工在挖矿前要组建区块

  • 将交易池中高优先级的交易打包进区块
    • 优先级 = 交易的额度 * UTXO 的深度 / 交易的 size
    • 防粉尘攻击
  • 创建区块的头部
    

• 挖矿成功后，将计算出来的随机数 nonce 填入区块头部，向临近节点传播。

区块的验证链接

• 相邻节点收到新区块后，立即做以下检查：
  • 验证 POW 的 nonce 值是否符合难度值
  • 检查时间戳是否小于当前时间 2 小时
  • 检查 Merkle 树根是否正确
  • 检查区块 size 要小于区块 size 的上限
  • 第一笔交易必须是 coinbase 交易
  • 验证每个交易
  • 学习源代码网址推荐

http://btc.yt/lxr/satoshi/ident? i=CheckBlock

• Merkle Tree
  • 防止数据篡改
  • 快速验证某个交易是否存在（轻钱包）
  • 节点存储 Hash 值
  • 从叶子节点构建树

比特币区块链的分叉

硬分叉 & 软分叉

• 软分叉
• 由比特币交易的数据结构改变引起，但区块的数据结构未改变
• 老节点接受新旧格式的区块，新节点只接受新区块
  • 矿工激活软分叉 MASF - Miner Activated Soft Fork
  • 用户激活软分叉 UASF - User Activated Soft Fork (BIP148)
    • Core 团队新发明，应对矿工的不合作
    • 隔离见证 Segwit - Segregation Witness (BIP141) BIP = Bitcoin Improve Protocol （利用椭圆圆锥曲线的一个特性，做到改变签名的一个比特，使得交易仍然可以被验证，BIP141 是解决这个问题的，将签名放在交易之外，但是需要全网矿工 95% 的支持，才能执行，由于某些矿工不支持，Core 团队强行去推这个协议，于是提出了 BIP 148）

硬分叉

• 由于交易结构的变化，或区块的结构的变化引起的
• 新旧节点互相拒绝对方的区块
• 产生两个币种，如 BCC。
• 由于交易数据结构不同，且新区块相互拒绝，故不会出现长链吞并短链的现象。只有当矿工不在短链挖矿时，短链有可能死掉。

临时分叉

• 仅发生于几乎同时爆块的情况
• 分叉是暂时的
• 根据共识机制，矿工最终切换到最长链上挖矿
• 短链上的交易全部无线，包括矿工费
• 矿工是否会继续在短链上挖矿以弥补损失？ 除非该矿工算力极大可以 50% 以上，否则，会及时止损，到长链上去挖矿。否则，消耗的电力，和努力都白费了。

隔离见证

• 隔离见证 Segwit - Segregation Witness
  • 安全隐患， 黑客通过改变交易签名信息改变交易 ID
  • 将签名部分从交易中移除，从而间接扩容。
• 香港共识： 2016 年 2 月 香港会议，Core 团队的代表同意在实施隔离见证后将区块容量扩容到 2 M
• 纽约共识 Segwit2x: 2017 年 5 月纽约会议，代表全网 80% 的算力的矿业代表在纽约达成 Segwit2x 扩容
  • 实现 BIP 141(SegWit) + BIP 91（缓和折中方案） + BIP102 (升级到 2M)
  • Core 团队之所以不同意矿工的 2M, 是因为 Core 想支持他们的 闪电网络 的概念。

Core 团队 Vs. 矿工 的矛盾

• Core 反对的原因

  • 不愿意轻易更改系统
  • 以防个人不能运行全节点，因为每个区块太大了，可能导致中心化问题。
  • 认为 增加到 2 M 没什么大的作用，（因为随着热捧，只有持续扩大），认为应该用 闪电网络解决。（闪电网络是一个比特币的侧链，即所有的交易都在侧链上面，只有最后一笔提款的交易才在主链上交易，不过也会产生交易的中心化问题）

• 矿工反对的原因

  • 闪电网络将会导致交易的中心化，违背比特币点对点交易的初衷
  • 闪电网络隶属于 BlockStream 公司，大多数 Core 团队的成员是 BlockStream 的雇员
  • 交易费的损失

• Core 垄断了海外的论坛，利用他们对社区的影响力“封杀”反对 Core 的开发者和社区成员

• 结论： Core 为闪电网络铺平道路，矿工为了交易费。

BCC 分叉

• BU 团队 - Bitcoin Unlimited
  • BU 的大方案曾获得了全网 40 % 的算力支持
  • 方案的 Bug 太多，未能获得社区广泛的支持
• BitcoinABC （Adjustable Blocksize Cap）
  • 基于 BU 的代码，打造了 BCC, 8月 1 日硬分叉
  • BCC 没有 Segwit, 区块容量变为 8M
  • BCC 官网： https://www.bitcoincash.org/