使用相同的forkid防重放保护并不能阻止区块链分裂——深度解释BCH11月15日协议竞争

第0章 引言

BCH在11月15日的协议升级，因为出现相竞争的升级版本——bitcoin abc 0.18.2和bitcoin sv 0.1，所以会出现潜在的分裂。但SV的支持者一直强调这两个版本使用了相同的forkid，所以相互不带防重放保护，所以不会出分裂。这是错的，本文解释为什么。

第1章 什么是forkid

比特币（BTC和BCH）的每一笔交易都有一个签名，（也有不需要签名的啊，我们不管这些细节）。签名是这么一回事：有一个信息（mes），有一个公钥（pub），公钥对应一个私钥（pri）。签名就是使用私钥（pri）对信息(mes)使用特定算法来生成一个签名结果Sig(pri,mes)。验证签名就是别人使用算法带入签名结果sig和公钥pub进行验证ver(sig,pub)。验证的结果要么是正确，要么是错误。

通常每一笔比特币交易都有一个签名，以证明发送交易的人是有权限动用这笔币。这个签名就是使用发送者的私钥（pri），签名用的信息比较复杂，一般会交易版本，前置哈希，输出，金额……大约10项内容，我们记为mes。签名就是Sig(pri,mes)。我们把这个私钥和信息进行签名的过程称为签名算法。

当交易发出去之后，钱包，特别是挖矿节点会对这笔交易进行验证，其中就要对上述签名结果进行验证，要拿发送者的公钥（pub）和签名信息(mes）进行验证，ver（sig,pub），通过验证，则交易合法。

forkid就是针对签名信息进行做一些变更，以生成不同的签名算法。

签名算法不同，签名出来的结果肯定是不同的。

在区块链产生分裂时，如果两条链上的签名算法不同，则其中一条链签名出来的交易结果在另外一条链肯定是不合法的。这样就可以阻止用户在一条链上发交易，在另一条链被意外也发出去。这就是防重放保护（一会儿就介绍什么是交易重放）。

所以forkid的用法，就是在区块链发生潜在分裂之前，至少在其中一条链上改变交易的签名信息，从而改变签名算法，进而达到任意一条链的交易在另一条链上是不合法的。

第2章 什么是交易重放和重放保护

首先讲明白，重放攻击其实根本就不是攻击。目前币圈流传的各种关于重放攻击的言论有点过于危言耸听了。

重放攻击，这里的“攻击”根本就不是别人对你发起的某种侵略或偷盗行为。而是因为比特币区块链分裂后的两个分支链，都有相同的地址、私钥和交易格式。你在分裂点前的币，自动会被分裂后的两条链都承认。

如果区块链分裂后在任一条链上发起一笔交易，在两条链上这笔交易却都会有效。这就是显得你发了两笔交易，这里的另外一笔，就是“重放”。

我打个比方来解释这个，在国军退守台湾后，蒋公将大陆的很多机构都照样在台湾复制了一遍。比如在台湾也建了清华大学。而在大陆的北京，也是有一个清华大学。

如果你在美国给清华大学写一封信，就是用纸，让邮递员送的那种信。但收件地址上只写了“中国清华大学XXX收”

这个收件地址即可以解读为是北京的清华大学，也可以解读为台湾的清华大学。这下邮递员麻烦了，他干脆将你的信复印一遍，送到两个大学去。

这就是重放攻击。因为本来你只想寄给台湾的清华大学，但现在却被重放到了北京的清华大学。

所谓的重放保护，就是想办法让你发的交易，只在一条链上有效，在另一条链上无效。从而可以避免“重放”。

使用不同的forkid就是一种重放保护，不同的forkid可以让一笔交易只在一条链上合法，在另一条链上是非法的。这种方法需要开发者开发完整节点时部署不同的forkid，是非常彻底的重放保护做法。还有其他做法可以做到。

重放保护的做法非常很多。但本文不重点强调这个。我们回来forkid为什么无法避免区块链分裂。

第3章 区块链分裂

区块链分裂是因为矿工群体生产区块时，对什么是合法的区块的判断分成了不同的派别。只要是矿工无法对区块的合法性达成统一 共识，那区块链就处在分裂状态。

一波矿工（矿工群体1）发现了全网产生了一个新块后，就会下载并验证这个块，如果验证过后发生这是一个非法的块，那就会丢弃这个块，继续在原来的区块高度上挖矿。如果有另一波矿工（矿工群体2）认为这个新块是合法的块，那这一波矿工就会将算力切到这个块上做为新的区块高度上挖矿。这时矿工群体1和矿工群体2就产生了分裂，区块链也就会因此产生分裂。

区块链分裂是经常发生的，分裂有可能是因为网络延迟导致的，这一般是临时性的，比如在几秒内，也可能在一个区块的时间左右。因为对协议版本不同而导致的分裂，则时间往往要更长，也可能通过算力战达成统一意见，也可能长期分裂。

BCH在11月15日的协议升级过程，产生了两个相竞争的协议版本，bitcoin abc 0.18.2和bitcoin sv 0.1,这两个版本定义的区块合法性规则是不一样的。分别使用这两个软件进行挖矿的矿工一定会产生分裂，BCH区块链也一定会产生分裂。直到矿工全部统一到一个版本，分裂才会结束。从分裂到统一的过程，其中必然会有一波矿工将自己挖的所有区块，全部抛弃掉，这个代价是无比惨重的。

abc版本中定义的区块里的交易排序使用了规范交易排序（CTOR），而sv版本采用的是拓扑交易排序（TTOR）。我们不需要知道CTOR和TTOR的具体技术细节，我们只需要知道这是两种不相兼容的排序规范。挖CTOR区块的矿工必然不承认TTOR的区块，反之亦然。这就是为什么，只要在11月15日BCH矿工无法就采用abc还是sv版本达成统一意见，只要分裂成两个矿工群体，那BCH必然分裂。

这种区块链分裂和交易是否在两条链都合法是不相关的。

第4章 交易和区块

在区块链分裂时会出现相互不合法的区块，却可以打包相同的交易。

如果在区块链分裂后，两条链都采用相同的forkid，即交易的签名规则是相同的。因为是分裂产生的两条链，所以两条链都继承了原来那条链的所有UTXO。那如果采用相同的签名规则签署相同的UTXO，发出的交易，那就会同时在两条链上合法地存在。这就是交易重放。

到了这里，我们肯定知道了吧，相同的forkid根本无法阻止区块链分裂。

第5章11月15日BCH到底会不会分裂

只要在11月15日BCH矿工无法就采用abc还是sv版本达成统一意见，只要分裂成两个矿工群体，那BCH必然分裂。

分裂就是一条链分成了两条链，一个币分成了两个币。

至于这种分裂状态是不是临时的，大家说的算力战会对分裂状态产生什么样的影响，那都是分裂之后的事。

算力战有可能逼迫其中分裂后的一条链上的矿工全部放弃这条链，改成挖另一条链，如果实现了这样，那分裂状态就结束了，重新回到一条链。

如果算力战逼迫其中一条链改了算法，那就意味着这条链失去了所有的原来的矿工支持，矿工只能到另一条链上挖，这也是矿工对区块的合法性达成了统一意见。分裂状态也结束。但这种结束也会产生另外一个币和另外一条链，只是这条新链的矿工不同了。不过，改算法这事，发生的可能性比较低。

第6章 结束语

我希望这一次双方认真对待算力战，最好在有限时间内，打成共识，把分裂控制在临时性分裂状态，输了就认输。

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