区块链科普系列第28天： 1分钟，分清软分叉和硬分叉
文/杜豆豆
自从接触区块链技术，总是接受一些看起来很有趣的洋词儿，软硬分叉就是一个。
这词儿看起来很形象，猛一读还真是不知所云。于是，翻书查资料，终于闹明白了怎么回事。
其实，也无非就是新瓶换旧药。所谓软分叉和硬分叉，技术点儿说，就是升级过程中的向前兼容和向后兼容罢了。
不过，看似简单的事儿，实现起来可不容易，不然，也不会难倒这么多聪明人。
不就是一个升级嘛，天天看软件升级、打补丁，哪有那么难的？
我们一向的观念里，说升级，程序写好，服务器一上传，大家下载补丁一打，完事儿！
你还别说，在区块链的世界里，升个级真的没那么容易。
我们以比特币为例，来解析一下这两个分叉概念吧。
1、什么是软分叉和硬分叉？
百度百科里是这么定义的：
（1） 软分叉 Soft Fork
软分叉是指在区块链或去中心化网络中向前兼容的分叉。向前兼容意味着，当新共识规则发布后，在去中心化架构中节点不一定要升级到新的共识规则，因为软分叉的新规则仍旧符合老的规则，所以未升级的节点仍旧能接受新的规则。
（2）硬分叉 Hard Fork
指在区块链或去中心化网络中不向前兼容的分叉，硬分叉对加密货币使用的技术进行永久更改，这种变化使得所有的新数据块与原来的块不同，旧版本不会接受新版本创建的区块，要实现硬分叉所有用户都需要切换到新版本协议上。如果新的硬分叉失败，所有的用户将回到原始数据块。
我们可以发现，这两个定义，都涉及到修改，那到底修改了什么呢？
我们来具体看一下两种分叉的案例分析。
2、比特币软分叉升级案例分析
（1）CSV软分叉
比特币区块链上，2016年6月份执行过一次软分叉升级，称为CSV软分叉。
CSV软分叉主要修改的地方是“序列号（目前未被使用的交易替换功能）”。
因为原来比特币交易数据结构中这一个字段未被使用，或者当时是模糊定义，所以才可以被使用重新定义。
这种未明确定义的字段在旧版本的比特币完整节点上不会被仔细验证，新版本的节点按照新规则生产新区块，还可以被旧版本的节点验证接受。这就是一个典型的软分叉。
（2）多重签名软分叉
比特币在2012年还有一次重要的升级，叫P2SH，社区称之为多重签名软分叉，是对比特币交易签名脚本的一次修改。
多重签名软分叉主要修改的地方是P2PKH字段（Pay-to-Public-Key-Hash，支付给公钥），目前这个字段可以有5种脚本。
因为多重签名软分叉之后，没有升级的节点在验证已经升级过的节点产生的区块时，它们对这种新的P2SH锁定脚本也可以通过验证，所以这也是一个软分叉。
（3）74638高度区块补丁软分叉
在2010年8月15日，有一个黑客利用比特币代码的一个漏洞，在第74638高度区块上刷出一笔交易包含了1844亿个比特币。随后在半天时间内被开发人员发现，并且发布了补丁，将这笔交易的输出变为无效。
漏洞补丁主要修改的地方，修改之前的规则是“总量”不能高于“交易”，修改之后的规则是添加了“总量”不能是负值。
这种修改未升级的节点能够验证已经升级的节点产生的区块，所以也是软分叉。
由此，我们可以得出，软分叉是指比特币交易的数据结构发生改变时，未升级的节点可以验证已经升级的节点生产出的区块，而且已经升级的节点也可以验证未升级的节点生产出的区块。
3、比特币硬分叉升级案例分析
（1）bitcoin qt 0.8.0版本硬分叉
2013年3月12日，bitcoin qt 0.8.0版本软件发布，采用了一种新的数据库level db。
有的矿工节点升级了bitcoin qt 0.8版本，有的矿工还继续使用bitcoin qt0.7版本的软件。双方各自生产区块，但bitcoin qt 0.8采用的新数据库生产出的区块被被qt0.7版本节点拒绝掉。
具体的原因是旧的数据库对超过800Kb的区块有时不接受。
因此在区块高度225430比特币区块链分成了两条链，结果导致了比特币区块链产生两条链，一条是包含大于800kb区块的链，另一条是拒绝承认这些包含更大区块的链，这就发生了硬分叉。
（2）区块高度363731硬分叉
2015年7月4日比特币区块链在区块高度363731发生一次硬分叉。
Bitcoin Core 开发者往新版本的Bitcoin Core 0.10.0添加了BIP 66，试图进行一次软分叉的修改。在比特币网络上主要矿池都使用了0.10版本的软件时，但有一个矿池BTC Nuggets没有升级、挖出来的两个区块被其他矿工拒绝掉，然后双方各自挖矿，由此产生硬分叉，分成了两条链。
由此，我们可以得出，硬分叉是指比特币区块格式或交易格式发生改变时，未升级的节点拒绝验证已经升级的节点生产出的区块，不过已经升级的节点可以验证未升级节点生产出的区块，然后大家各自延续自己认为正确的链，所以分成两条链。
4、软分叉和硬分叉的主要区别到底是什么？
软分叉和硬分叉的主要区别是新旧节点的相互兼容性。
软分叉需要保证完美的兼容性就要求达到以下两种情况：
1.升级过的节点接受没有升级的节点生产的交易和区块（向后兼容）；
2.没有升级的节点接受升级过的节点生产的交易和区块（向前兼容）。
硬分叉需要保证的兼容性只需要达到上面的第1种情况就可以了。
所以，软分叉是比较难的，要顾着新的，还要考虑旧的。硬分叉没那么复杂，你不升级，我大不了不带你玩就是了。
（本文出自杜豆豆《白话区块链》读书笔记的部分摘录，同时参考引用了百家号小林投资的文章《什么是硬分叉，什么是软分叉，什么是共识？》中的部分案例。）
明天分享：《为什么51%攻击被称为达摩克利斯之剑？》
（未完待续）
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