区块链100问 全集(区块链100问:51)

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区块链100问:51

目前比特币区块大小为 1M,每秒大约只能处理 7 个交易,即 TPS 为 7,这和支付宝动辄上万的 TPS 相比简直是小巫见大巫。随着比特币交易量不断增长,比特币网络已经难以迅速地进行转账交易确认,比特币网络出现拥堵,大家开始讨论如何解决比特币网络的拥堵问题,而扩容则是其中一种解决方案。

人们提出了很多关于比特币扩容的方案,有人说要提高区块大小上限,有人说要拿出区块内部分无用信息,但是这些方案都没有获得广泛认可。因此,时至今日关于比特币扩容的问题一直争论不休。

在比特币诞生之初,比特币的创始人中本聪并没有特意限制区块的大小,区块最大可以达到32MB。当时,平均每个区块大小为 1-2KB,有人认为区块链上限过高容易造成计算资源的浪费,还容易发生 DDOS 攻击。因此,为了保证比特币系统的安全和稳定,中本聪决定临时将区块大小限制在 1MB。

那时比特币的用户数量少,交易量也没有那么大,并不会造成区块拥堵。 2013 年至今,比特币价格大幅飙升,用户越来越多,比特币网络拥堵、交易费用上升的问题逐渐显露出来。

比特币社区开始探索如何给比特币“扩容”,即通过修改比特币底层代码,从而达到提高交易处理能力的目的。

现在比特币社区有很多种扩容方案,如果有某种扩容方案可以获得足够的算力支持,成功激活,那么比特币网络将避免分叉的风险。但比特币没有中心化的权利机构,很难达成共识。如果没有任何一种方案获得足够的算力支持,比特币区块链将形成分叉,届时将会产生多种比特币分叉币。原先持有比特币的人,在分叉后将自动且免费拥有分叉后产生的每种分叉币。因为分叉币都是免费获得的,所以又被称为“糖果”。

2017年8月,社区就扩容方案达成共识,激活了隔离见证扩容方案,比特币区块链的处理速度扩大至 1.7倍。随后4个月里,比特币相继发生了多次分叉,产生了多个分叉币,很多比特币爱好者戏称比特币”生了很多儿子“。比较具有代表性的分叉币是比特币现金 BCH。

双花 (Double Spending),字面意思来理解就是同一笔钱被花费了两次或更多次。在日常的支付场景中,是不会出现双花的。因为有像银行、支付宝这样的中心化的机构,他们会及时地进行对账,确保钱花出去就不能被再花一次。而在区块链的场景下就不一样了,区块链网络中没有中心化的机构进行记录核算,就有可能存在双花的可能性。

举个例子,张三去李四的饭馆里吃饭,结束用餐后张三转给李四 1 个比特币作为饭钱。这时候,矿工 A 收到了这笔交易并把它打包上链,李四一看,确实转账了,就让张三走了。然而,张三前脚迈出店门,后脚就又把这 1 个比特币转到了自己的另外一个账户,并指使矿工B 把这笔转账交易打包上链。

这样的事情,我们也叫做双花攻击,但是攻击的成功与否,得看是矿工 A 打包的区块还是矿工 B 打包的区块被认可,这相当于出现了区块链分叉。那么这两笔交易哪个会被认可呢?只要矿工 B 掌握绝大部分的算力,在他打包的区块后面继续挖矿,使得矿工 B 的链越来越长,成为所有节点的共识,那么这时候就出现了双花。在上面的场景中造成的结果就是张三没有花掉任何比特币,却吃到了“霸王餐”。因此,算力是区块链网络中实现双花的核心要素。

目前,在用户和商家层面,应对双花最有效的办法是增加交易确认的等待区块数。例如,在比特币网络交易上链后,需再等待 6 个区块的时间,才能算确认交易完成。这样,一方面能提高双花攻击的成本,另一方面确认数越多意味着时间越长,这会留给市场更多的时间去检测和制止攻击。另外,也有一些开发者层面的预防措施,比如改善升级共识算法、增加检查点等等。

在区块链兴起之前,大家印象中的矿工通常是拿着锄头在矿井里干活的工人。区块链诞生之后,矿工不再只是煤矿工人的简称,有了一种全新的含义:从事数字货币挖矿的人。和传统的“矿工”不同,区块链领域的矿工具有更多的科技色彩。

矿工的主要工作通过竞争获取交易确认和数据打包的权利,以获得区块奖励,形象地将这个工作过程叫做“挖矿”。如果想成为一名矿工,其实也比较简单,购买一台专用的计算设备,下载挖矿软件,就可以开始挖矿了。挖矿不需要矿工亲自动手,实际是由电脑在执行特定的运算,对于矿工来说只要保证矿机电力供应和网络连接就可以了。

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