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摘要：和比特幣最初的大小相比，一年多來分叉鏈對區塊大小的調整就像是一場大躍進一樣。年月，從比特幣分叉，并且將區塊定到了大小，今年月將區塊大小調整到。據報道，直接恢復完整區塊的成功率高達這大大降低了比特幣區塊傳遍全網的時間。
在2018年11月的BCH 分叉中，Bitcoin SV 陣營希望將區塊大小在現有的基礎上繼續增加，增加到 128MB 大小。而 Bitcoin ABC 陣營認為 32MB 大小已經足夠。和比特幣最初的 1MB 大小相比，一年多來分叉鏈對區塊大小的調整就像是一場大躍進一樣。這么做真的沒問題嗎？我們從學術研究的結論中為您尋找答案。
區塊擴容的歷史我們都知道，在比特幣創世時，采用了 1MB 區塊大小的限制。在最初的幾年，比特幣受到的關注有限， 1MB 大小被填滿的次數也不多，大家似乎沒有覺得 1MB 有很大問題。
隨著比特幣受到的關注越來越多，比特幣的吞吐率局限性日益凸顯。按平均一筆交易 250 字節計算，比特幣每秒只能處理不到 7 筆交易。
為了緩解效率問題，隔離見證，2M 區塊大小的等方案被提出。2017年8月，BCH 從比特幣分叉，并且將區塊定到了 8MB 大小，今年 5 月將區塊大小調整到 32MB。在本次分叉中，Bitcoin SV 更是提出了 128MB 的巨大區塊。
區塊大小對安全性的影響早在2015年的時候，學術界就對區塊大小和出塊時間對安全性的影響進行了研究。其結論簡單來說，在最長鏈規則下，區塊大小和出塊速度的對安全性的影響可以用一個比值概括：
區塊傳遍全網時間 / 出塊間隔時間這個比值會影響雙花攻擊需要的算力。比值越大，進行雙花攻擊需要的算力越小，安全性越低。
（注：如果誠實的礦工們算力相對集中，也會提高安全性。區塊傳遍全網的時間可以把長尾切掉，比如說，傳遍95%的算力節點視為傳遍全網。）
比特幣對提高傳播速度的不懈努力和十年前的網絡環境相比，如今的網速大大提高。發送同樣大小的數據需要的時間更少。不僅如此，在2016年的時候，比特幣還通過實現緊湊區塊(Compact Block)來降低傳輸時間。
與保留全部交易信息的完整區塊不同，緊湊區塊中只保留交易的短 ID（僅6個字節）。當一個節點挖出區塊時，只在網絡中傳播緊湊區塊。收到緊湊區塊的節點先嘗試從自己的交易池中恢復完整區塊，當恢復失敗時，再嘗試向鄰居節點請求沖突或丟失的交易。
對于 1MB 大小的完整區塊，緊湊區塊僅有 15KB 的大小。據報道，直接恢復完整區塊的成功率高達 86%. 這大大降低了比特幣區塊傳遍全網的時間。統計數據顯示，2016 年 12 月的區塊傳播時間只有 1 月的不到六分之一。
那么，調大區塊到底安全嗎？和比特幣運行初期相比，如今區塊傳遍全網時間已經大大降低。就安全性而言，1M 的區塊大小已經非常地保守了。即使將區塊大小增加到 8MB , 也可以獲得近似于 3 到 5 年前比特幣的安全性。
然而，對于 32MB 這樣大的區塊，其安全性就需要謹慎考量了。雖然使用緊湊區塊技術依然可以做到大約 500KB 大小的實際傳輸量。但當網絡中的交易越來越多的時候，可能有大量交易堵在路上，導致完整區塊的恢復成功率大大降低，最終導致傳輸時間過長。
而 128MB 區塊大小就近乎瘋狂了，更可怕的是，這個方案的擁護者們似乎完全沒有考慮過上述問題。筆者粗略估計，除非算力集中，否則 128MB 區塊可能面臨嚴重的安全性問題。但如果算力真的集中起來，它和一個中心化系統的區別又有多少呢？
概括來說，適當地調大區塊可以緩解吞吐率問題，但是無底線地調大區塊，勢必會造成嚴重的安全性問題。
最重鏈規則：降維打擊式解決安全與效率兩難問題上面所述的問題，只局限在最長鏈規則之下，所以我們可以從另一個維度去考慮。GHOST 共識協議設計了最重鏈規則，無論區塊大小和出塊速度怎么調整，雙花攻擊都需要 50% 的算力。
Conflux 基于 GHOST 協議改進和實現，通過有向無環圖結構，在保證安全性的前提下，在跨大洲模擬實驗中實現了每秒 1.6MB 數據的吞吐，相當于 6400 筆交易。這一表現為打造高效率的 PoW 公鏈提供了堅實的共識基礎。
參考文獻：
[1] Sompolinsky, Yonatan, and Aviv Zohar. "Secure high-rate transaction processing in bitcoin." International Conference on Financial Cryptography and Data Security. Springer, Berlin, Heidelberg, 2015.
[2] Li, Chenxing, et al. "Scaling Nakamoto Consensus to Thousands of Transactions per Second." arXiv preprint arXiv:1805.03870 (2018).
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作者：李辰星(lylcx2007@gmail.com), 公鏈項目 Conflux 研究成員
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