比特币为什么要扩容？什么是比特币的软硬分叉？

时间：2023-03-29

扩容能力用于衡量系统是否能够满足需求的增长。如果网络因为请求太多而过载，可选择添加服务器。如果想让电脑运行更多密集型应用程序，可选择升级电脑的硬件。

在数字货币的语境中，“扩容能力”描述区块链是否能够容易升级，处理更多交易。

为了应付日常支付，比特币系统必须够快。目前为止，比特币网络的吞吐量相对较低，意味着每个区块能够处理的交易数量相当有限。

正如前文所述，提交有效区块的矿工可获得交易手续费。这笔手续费由用户支付，目的是激励矿工将交易写入区块。

矿工需要从硬件、电费的投资中获得回报，因此会优先处理手续费较高的交易。如果网络积压了许多待处理交易(内存池)，手续费会随之激增，因为用户需要开出高价来吸引矿工。极端时期，平均手续费曾超过$50美元。

按照平均区块交易数量来算，比特币网络目前可处理约5笔交易/秒(TPS)。此速度远低于中心化支付方式，亦是使用去中心化货币的代价之一。

比特币系统不受数据中心的管理，升级无法由单一的组织随意决定，因此比特币区块大小必须设限。区块确实可以容纳每秒10,000笔交易，但这样的设定会降低网络的去中心化程度。全节点需要每隔10分钟下载新区块的信息;如果这个过程太麻烦，节点可能会选择退出。

比特币爱好者认为，如果系统要应用于支付，需要通过其他方式实现有效扩容。

闪电网络是一种比特币扩容提议。它又称为“第二层“方案，将交易从区块链中划分出来;全部交易记录在底层，由底层协议负责处理。

闪电网络能够实现近乎即时的资金转移且免费，吞吐量亦不受限制(只要用户有能力收发资金)。使用比特币闪电网络的方法是：两位参与者将一定数量的比特币锁定在一个特殊地址内;该地址有一个特性，即在双方同意的情况下才会解锁资金。

此时，双方便共享了一个私密账本;该账本可以自行分配余额而无需知会主链。交易完成后便可通知主链，由主链协议更新交易双方的余额。在这个过程中，交易双方亦无需相互信任。如果任意一方试图作弊，协议会自动检测出来并施予惩罚。

这样的支付渠道总共只要求用户进行两次链上交易：第一次是为地址充值，第二次是分发资金。因此，数千笔转账得以在两次交易之间进行。随着未来的开发和优化，第二层技术可能成为庞大区块链系统的关键组成。

因为比特币系统实行开源制，任何人都可进行编辑，比如按照不同需求增加新规则或删除旧规则。然而，并非所有编辑都“生而平等”;有些更新会让节点无法与网络兼容，有些则会造成向下兼容。

软分叉是指规则变更后，部署了新规则的节点仍能与未部署的节点互动。以区块容量为例：假设原区块容量为2MB;从现在起，半数的网络节点实行区块容量为1MB的新限制，将过大区块视为无效。

旧版节点仍可接收或广播区块。在这种情况下，新网络可覆盖所有节点而不受规则版本的限制。

从下面的的动画可以看到，容量较小的新区块得到新旧版节点的接纳。然而，新节点不会认可2MB区块，因为它们需要遵循新规则。

比特币为什么要扩容？什么是比特币的软硬分叉？-第1张图片-芝麻交易所下载

比特币的隔离见证(又称“SegWit”)是软分叉的例子之一。此次分叉巧妙地引入区块和交易的新格式。未更新的节点可以继续接收区块信息，但不参与新交易的验证。

硬分叉的情况比较麻烦。假设现在半数的网络节点想将区块容量从2MB扩大至3MB。如果将3MB区块发送至旧版节点，区块将被拒绝;因为旧版节点的规则明确表示，2MB是有效区块的上限。此时，新旧版网络不再兼容，区块链出现两个分支。

比特币为什么要扩容？什么是比特币的软硬分叉？-第1张图片-芝麻交易所下载

上图中的黑链代表原始区块链，第二个区块是硬分叉发生的地方。自此，新版节点开始创建容量更大的区块(绿色区块)。旧版节点不认可这些区块，于是向不同的方向发展。区块链变成了两条，共同历史记录截止到第二个区块。

此时，网络协议有两种，各自使用不同的货币。所有账户的余额从原始记录中克隆到新链;用户若在分叉前拥有20BTC，将在两条支链上各拥有一个账户，余额分别为20BTC和20新BTC。

2017年，比特币网络发生一次争议颇大的硬分叉，跟上述情况类似。少数用户希望扩大区块容量，从而提高吞吐量和降低手续费。其他用户则认为该扩容策略失当。最终，硬分叉产生了Bitcoin
Cash(BCH)，从比特币网络中独立出来，形成专属的社群和发展路线。

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