十分钟区块链系列07：比特币的区块扩容

4年前本人买了一台iPhone 6，16G，刚开始用着还好，后来软件越装越多，微博、微信又是各种图片、视频，储存空间不断减少，经常在拍照的时候弹出空间不足的提示，这时候我只能迅速的删掉几个最近不用的软件，或者清理一下微信缓存。如果不清理缓存，手机变得卡顿，十分难受。后来实在忍受不住，换了128G的iPhone 11，完美解决问题！存储空间，我们经常遇到的问题。解决方案无非两种，一是加大空间，比如买张内存卡插上去，二是清理空间，比如清理缓存，卸载软件。

比特币的扩容问题

中本聪在设计比特币的时候，大概也没想到区块链会发展到今天这个样子，也想不到比特币网络的节点数据会越来越大，于是他把比特币区块链网络的单个数据块的物理大小限制为1M，也就是1024KB！这个设计成了比特币需要扩容的主因。操作过比特币转账的朋友肯定会遇到转账需要少则10来分钟，多则个把小时的情况，为什么会这样呢？因为比特币网络其实就是一个分布式的账本，节点之间不断同步交易的信息，矿工打包之后把区块信息同步给各个节点，节点验证之后再更新本地的数据库。随着时间的推进，比特币共识越来越强，交易量不断增加，数据也变得复杂、庞大，比特币的数据块容量问题也开始暴露出来。据称比特币的一个数据区块大概能记录1700条交易事务，打包确认时间为10分钟，也就是600秒，也就是差不多1秒钟能处理3条交易。这个速度完全是落后于银行卡、支付宝、微信等转账的，在大规模的商业应用下是缺乏竞争力和说服力的，肯定会限制比特币的发展。在比特币的网络中矿工节点可以根据手续费高低给交易排优先级，给的手续费越高，优先级越高，但是这种玩法不够健康。为了比特币的更好发展，比特币网络的控制者和专家进行了多次对比特币扩容的探讨，出了很多方案。比特币扩容改进方案，简称BIP（Bitcoin Improvement Proposal），在此基础上衍生出很多方案，比如BIP100、BIP100等。

隔离见证

“隔离见证”是和比特币扩容息息相关的一个概念，源自BIP91（2017年7月21日提出，计划2017年11月将比特币数据区块升级到2MB），英文为Segregated Witness=SegWit。前面我们讨论了储存空间不足的解决方案，一是加大储存，二是清理，实际上就是一种简化、缩小的思想。“隔离见证”来源于缩小的思想。一个数据块能记录1700条交易事物，假如我们把交易事务压缩一半，那不就可以提升一倍的处理速度吗？上一期介绍了UTXO，在比特币交易中，其实就是有很多UTXO组成，两个地址之间通过公钥解锁，私钥签名的方式转移UTXO，UTXO其实就是“见证”，主要用来验证交易合法性，每一笔交易事务对应一个哈希算法生成的唯一ID。这个ID的生成需要计算整个交易事物，包括签名。通过签名可以确定交易方的身份，这个签名占据了部分空间，但是这部分信息除了参与直接交易的节点，其他普通节点并不需要，所以可以在接收的时候舍弃，也就是“隔离”。

比特币的扩容方案

了解了“隔离见证”，我们其实也大概知道，比特币的扩容可以通过加大数据块大小，也可以通过“隔离见证”减少交易事务的大小，按照数学上的排列组合，有三种方案：a.仅扩容区块，不进行“隔离见证”；b.仅进行“隔离见证”，不进行区块扩容；c.同时进行扩容和“隔离见证”。

分叉

区块链的特殊性主要在于分布式，去中心化，这个特性导致一个问题就是众口难调，普通的应用需要升级，可以强制升级，很快就能完成，而区块链没办法。当发布了一个新的区块链版本，比如修改了比特币的源码，对区块扩容了，因为没法做到让所有的网络中的版本都升级，结果就是网络中存在不同的版本，而矿工/矿池也可以选择自己的方案，这就导致打包出来的数据有多种格式，格式不兼容就会使原来的主链分叉为多条链。2017年8月1日，比特币分叉出一个新的币种，Bitcoin Cash，BCC。BCC的区块大小是8MB，没有“隔离见证”。

分叉也有不同的类型，比如硬分叉和软分叉，有兴趣可以了解一下，在此不再展开。

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编译者/作者：爱因斯坦一撇

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