比特币网络节点能互相独立工作并达成一致的基础是什么？

本文于2019年1月5日首发于aaron67.cc
作者：周全
原文：比特币共识的升级

共识规则决定了什么样的交易和区块是有效的，是比特币网络中的节点能互相独立工作并达成一致的基础。
长期来看，为了演进比特币系统，添加新特性，修复 bug，共识规则并不总是一成不变的。
与传统的软件升级不同，比特币没有官方机构，其软件的升级，需要协调和考虑多数系统参与者的意见。
这篇文章，介绍升级共识规则的两种方式，软分叉（Soft fork）和硬分叉（Hard fork）。
兼容性在开始之前，先介绍两个软件开发中的概念，向后兼容（Backward Compatibility）和向前兼容（Forward Compatibility）。这里的“前”和“后”，是根据英语的习惯描述的，以现在的软件为基准：

“后”（Backward）指的是向后退，是过去
“前”（Forward）指的是向前进，是未来

Office Word 2007 可以打开 Office Word 2003 创建的 doc 文档，是向后兼容。Office Word 2007 可以打开 Office Word 2010 创建的 docx 文档，是向前兼容。一般来说，软件做到向后兼容，比做到向前兼容要容易。软分叉软分叉的意思是，比特币协议发生了一些变化，但旧节点却不能发现这个变化，从而继续接受新节点用新协议挖出的区块。
新版本软件产生的交易或区块，可以被旧版本软件验证通过并接受，反过来也成立。
旧节点将会在他们不能完全理解的新区块上继续添加区块。
软分叉不是真正的分叉，如果有节点没有升级软件，软分叉后的区块链看起来就像下面的样子。

软分叉很好理解，就像你使用 Office Word 2007 和 Office Word 2010 一样。

你能用 Word 2007 打开和编辑 Word 2010 创建的 docx 文档，反过来也一样
但你不能在 Word 2007 中使用 Word 2010 提供的新功能，就像软分叉后，旧版本软件无法知道新的共识规则一样

还记得

CLTV

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时间锁么，由 BIP-65 通过软分叉激活。
新版本软件因为知道新的共识规则，会在验证交易时验证时间锁是否已经释放，但运行旧版本软件的节点并不会这样做。
这正是软分叉被诟病的地方，软分叉放松了验证。

一家公司里有一些审计人员，还有一些交易员。交易员想开展一项当前不被公司认可的新业务，审计人员会拒绝这种新交易。有一天，某个机智的交易员想出了一个方法，“我要做一些衍生品合约交易，但会在交易记录上写成买入土地。当你们看到的时候，就在脑子中把土地替换为衍生品合约，一切照常，审计人员不会发现的”。
这里的审计人员就是拥有算力的全节点（运行着旧版本软件），而交易员的行为就是软分叉。
硬分叉硬分叉会带来区块链的永久分叉。新版本软件产生的交易或区块，旧版本软件无法识别或验证通过，就像你使用 Word 2003 无法打开 Word 2007 创建的 docx 文档一样。对某次硬分叉升级，如果绝大多数人都同意（都会使用新版本的软件），硬分叉后的区块链形如下图。

因为不存在分歧，所以旧链不会被继续延长（没有算力支持），硬分叉后仍只有一条链。
但如果双方矛盾不可调和且都有算力支持，硬分叉后便会有两条链存活下来。

因为区块大小的争论无法调和，Bitcoin Cash（BCH）从 Bitcoin（BTC）的区块高度 478558 硬分叉诞生
因为发展理念的不同，Bitcoin SV（BSV）从 Bitcoin Cash（BCH）的区块高度 556767 硬分叉诞生

总结软分叉和硬分叉是改变共识的两种方法，它们都是“向后兼容”的，否则新版本的软件将“不认识”过去的区块，无法从头验证整个区块链。
软分叉还是“向前兼容”的，旧版本软件会接受新版本软件产生的区块，只是不能完全“理解”而已，这在某种程度上放宽了共识的验证。
硬分叉不是“向前兼容”的，没有分歧的硬分叉升级不会产生两条链（不会产生新的币）。
一个自由的社区，会在发展过程中不可避免的产生分歧。当分歧实在无法调和时，相较于陷入无尽的争吵和诋毁，停滞不前，通过硬分叉分道扬镳（获得算力支持并存活下来）可能是更好的选择。毕竟，各自按路线图好好发展，构建完整生态赢得更多用户才是最重要的，虽然这样的硬分叉会带来社区的割裂和短暂的混乱，但这是自由的代价。
请注意，在本系列文章中一般使用 Bitcoin 来指代协议，使用“比特币”来泛指 Bitcoin（BTC）、Bitcoin Cash（BCH）和 Bitcoin SV（BSV）这些不同版本的比特币（同一协议的不同实现）。
参考

精通比特币（第二版）译文原文
有关共识和分叉 -硬分叉和软分叉有什么区别？(Mike Hearn)
On consensus and forks

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