第四节 比特币协议与发展

思想的还有域名币（Namecoin）计划，解决了域名分配问题；或者博彩交易所（SatoshiDice），杜绝了出老千的可能；P2P股票（BitShares）则能够在没有传统意义上的证券交易所的前提下实现股票的买卖和分红。

最重要的是，比特币提供了开放的API接口，可以用于创造安全的、可编写脚本的电子现金交易。如同Web将出版平民化一样，比特币可以让构建新的金融服务更加平民化。你可以用任意第三方或者代码本身来订立、修改或者执行电子合同，完全免费、快捷，不用担心伪造或者撤回。传统银行或者信用卡公司只会把自己的支付基础设施开放给几家公司，而比特币则向所有人开放。

比特币从最初的0.1版本后，由比特币开发团队不断进行维护和升级，根据市场的需求逐渐增加了一些新的功能，使得比特币协议更加完善。我们就最近的比特币协议升级情况，来说明比特币的最新发展情况。比特币核心开发团队曾在2013年的第三季度中发布了两次协议升级，其中一次是计划升级，还有一次则是为了响应一个关键性错误，这个错误会阻止多个节点索引最新的比特币交易。

三、Bitcoin Core

比特币基金会从0.9版本开始将比特币核心协议更新正式分离出来，删除了一些旧版本中的附加功能，并将核心协议命名为比特币核心（Bitcoin Core）。长期以来，人们没有很好地把比特币钱包（Bitcoin-QT中本聪客户端）和比特币网络区分开，比特币核心开发团队命名Bitcoin Core 0.9，目的是强调Core的存在，即Bitcoin Core 0.9是为比特币网络而设计的。而在其后的非核心（Non-core）版本开发中，比特币核心团队则会负责为比特币玩家设计客户端钱包。Bitcoin Core是BTC的唯一开发团队，由一群资深的数字货币开发者组成，基于信念，对比特币进行较大的修改是他们所不能接受的，包括SegWit2X在内的扩容一直未能顺利进行。

2016年2月23日，Bitcoin Core 0.12版本开放更新，官方表示此次可能是有史以来最大规模的一次升级，共包含了22项改进内容，其中包括7倍签名认证速度、限制上传流量的功能、通过内存池设限防崩溃功能、交易验证费用增加选项、交易传递规则提升、自动选择Tor网络运行、ZeroMQ消息提醒接口开放、钱包所需硬盘空间骤减、为矿工提供更快的区块组合能力9项重要升级。

Bitcoin Core 0.12版本发布不到两个月，2016年4月15日Bitcoin Core 0.12.1版本发布。该版本就比特币网络的延展性进行了改进。最突出的升级特点在于实现了对软分叉的兼容，从而进一步保证了侧链和闪电网络在比特币网络中的技术实现。侧链和闪电网络作为能够打通比特币生态圈的发展方向，将在本部分第四章中进行具体探讨。

2016年10月，准备近一年后，比特币扩容关键技术——隔离见证（Segregated Witness）被正式引入 Bitcoin Core 0.13.1版本。隔离见证是为了让区块链承载更多交易信息而把见证信息（交易合法背书）隔离出区块的技术方式。采用隔离见证可以用软分叉增加区块容量，也可以更好地支持闪电网络。

2017年3月，Bitcoin Core 0.14版本发布，相比之前版本，其同步速度进一步提升，技术改进主要体现在四个方面。第一个功能改进就是使用布谷鸟散列算法（Cuckoo Hashing）更新了签名缓存，使八核以上的多核CPU能得到有效利用。

第二个功能改进就是BIP152致密区块的实施，能够减少P2P网络节点广播区块所需的带宽数量。第三个功能改进体现在P2P代码重构，集中改善了并发性和吞吐量。第四个功能改进是将内存池存储到磁盘，节省了重新下载关机时未确认交易的时间，使包含这些未确认交易的区块可以被更快验证。

由于BCH硬分叉的发生，Bitcoin Core在2017年9月更新的0.15版本不再支持任何运行的SegWit2X分叉节点，并引入了一些新功能提升网络性能，包括通过链状数据库重组改变数据结构使新节点的初始同步时间减少了约40%，以及增强网络分叉安全性等。

四、比特币区块链分叉

分叉（Fork）是由于新的共识规则发布后节点没有全部升级引起的，影响新旧节点对结构有所改变的区块的验证结果。分叉的技术解释我们将在第2部分中展开阐述。从结果上看，没有升级的旧节点不接受新节点生产的交易和区块会导致硬分叉（分裂成两条链），旧节点接受新区块形成的是软分叉。早在2013年3月12日，比特币区块链即出现过版本漏洞引起的意外分叉。分叉持续了24个区块后，被主链赶上而成了孤链，这个漏洞也在后一版的协议中被修复。

图1.1为区块链分叉示意图。

图1.1

（一）扩容的争议

一般来说，当社区发现意外的分叉会通过呼吁旧节点升级来消除分叉，但内部分歧除外。近年来尤其