从0到1全面认知波卡——自我升级(八)

doter社区 发布在 链圈子 海盗号 24751

上回学习了平行线程的概念,平行线程是波卡的平行链划分的很多并行运行的线程,项目方只需很少的押金和费用,就可以享受到和完整平行链一样的功能和共享安全。

平行线程意味着项目方可以根据需求进行上链,对上链频次不高的项目提供了最具性价比的方案,从而使整个波卡的生态不仅能出现巨头项目也能包容无数个小项目,使波卡真正意义上成为区块链的最具普适性的底层基础协议。

今天学习波卡的重要概念——

自我升级。

在互联网世界中软件升级是一件习以为常的事情,通常只需要下载覆盖,这样就可以修复错误或者享受到产品最新的功能。

然而,在区块链的世界中,升级是一件非常麻烦的事情,搞不好可能会出现有争议的硬分叉,分裂整个社区。

分叉是每个区块链都必须要面对的问题,什么是分叉?如何避免分叉?波卡又是如何做到永远不会分叉?

此文将会是本科普系列中最难理解的一篇,鸭哥将会带大家慢慢解读。

 

一、什么是分叉

 

以比特币为例。

比特币大概每10分钟会产生一个新的区块,节点需要通过解数学题的方式争夺这个区块的记账权,当有一个节点赢得记账权时,节点会把这10分钟内的交易记录打包进区块内,并广播给附近的节点同步。由于广播的行为,全网所有的节点都保持着相同的账本。

如果只有一个节点赢得记账权,全网广播后,大家都保持相同的账本,这不会出什么问题。

但是广播是有延迟的,假如有两个节点在几乎同一个时刻赢得了记账权,这两个节点都把交易数据打包进区块内,都向附近的节点进行广播,这就好玩了,同一时刻产生了两个区块,比如,区块D和区块E。

区块D和E会分别向自己临近的节点广播:“我是新生成的区块呀!快把我记录进去呀!”并且会分别在此基础上开始生成新的区块:

这个时候,全网的区块链账本开始出现分歧,有的是D的账本,有的是E的账本。

就好像树干进行分叉了一样,我们把这种同一个区块链网络产生了两个不同账本的情况叫做分叉。

那么,附近的节点就会先后收到D和E的广播,那么应该维护哪条链呢?

在比特币的算法里,节点会自动选择最长的链,也就是说,附近节点会自动维护D所在的区块链。

那么随着维护D的节点越来越多,维护E的节点越来越少,维护E的节点会发现,这条链已经没有价值了,继续挖下去只会白干。

于是最开始构建了区块E的节点,就会放弃这部分的区块,重新同步D的账本,E所在的这条分叉链就彻底作废了,区块链网络又达成了统一的账本。

在上例中,周围的节点都认可D而放弃E,E所在的分叉链存在了一段时间又消失。这种可以消除的临时分叉,就叫做“软分叉”。

所以,一般认为,比特币上的交易经过6个区块确认后就很难被颠覆了,挖到一个新区块别高兴太早,等后面连了6个其他区块的时候再庆祝吧。

比特币平均10分钟生成一个区块,“六次确认”大概需要经历1个小时。

 

二、区块的产生和连接

 

有些人头铁,不按照规则来,如果明知道D区块的链是最长的,偏偏要号召其他节点维护E区块的链,那么这个时候就形成“硬分叉”了,硬分叉是永久的。

除了这种因为系统自身原因不可避免的“自然分叉”,还有一种分叉叫做“升级分叉”。

要解释升级分叉的概念,我们必须要学习一下,比特币的区块是如何产生和连接的。 比特币有个叫取哈希值的算法,输入任何字符经过算法运算后都会输出一个固定长度的结果,这个结果就叫哈希值。

那么区块是如何产生的呢?

其实就是节点不停的进行哈希运算,输入这段时间的交易数据组成的字符和一个未知数,输出的哈希值一旦满足某种规范,那么这个未知数就被解出来了。

什么意思呢?我们初中的时候学过解方程。

有一个未知数,知道结果的情况下,去算出这个未知数就叫解方程了。

比如 x + 1 = 3,大家当然能解出 x = 2。

但是在哈希算法里,知道哈希值,却无法反推出这个未知数。

所以对于节点来说,让它求解 x + 1 = 3,它必须要让x从0开始一个一个的去试验,等式成立后才算解出来。

于是节点才会不停的一个数一个数的去试验,解出这个未知数,就赢得了第一个记账的权利,同时可以获得比特币的奖励。

然后节点就会把交易数据和这个未知数打包成一个区块,每个区块都记录上一个区块的哈希值,这样就达到了连接区块的效果。

可以发现哈希算法验证未知数容易,计算未知数很难。

 

三、升级分叉

 

如果每个节点都是算同一道数学题,比如要求哈希值前60位必须全为0,那么新出的区块,所有节点都是承认的。

可是区块链也是需要修改程序升级的,比如更新了一个程序把数学题改了,也就是说,本来需要哈希值前60位全为0,现在改为前100位全为0(难度比以前更大了)。

就好像由 x + 1 = 3,改为了 x + 1 = 5。

这就有意思了,由于节点升级程序不是强制性的,有的节点升级了程序,有的没有,这就导致不同节点算的数学题不一样!

这就导致,计算 x + 1 = 5的节点产生的区块,不被计算 x + 1 =3 的节点所认可。 (因为一个解出x = 4,一个解出x = 2)

于是,计算 x + 1 = 3的节点依旧在累加区块,计算 x + 1 = 5的节点也在累加区块但不被计算 x + 1 =3的节点认可,于是就硬分叉形成了两条区块链。

我们把这种由于节点升级程序不统一,导致的分叉叫做升级分叉。对于互联网,只有一个节点,一台服务器升级程序就成功了。对于区块链,有无数个节点,要想让无数个节点都达成共识升级程序,这就是一件非常困难的事情。

矿工都是有自己想法的,升不升级,要看对自己有没有利。假如升级的这个程序,算数学题难度变大了,需要更大难度才能挖到矿,那么部分矿工就不会响应开发者的号召,依旧挖不升级的矿,这样开发者往往会被矿工牵着鼻子走,但是却又无可奈何。

开发者和矿工达不成共识而硬分叉的典型案例就是 BTC 和 BCH。

 

四、自我升级

 

波卡又是如何解决节点升级的难题的呢?

林嘉文同志又一次看出了问题的根本所在,站在问题的本质因素去思考问题,这是林嘉文的伟大之处。

区块链升级之所以困难,之所以导致硬分叉,就是因为各个节点不统一升级。

因此只需要设计一套程序让节点每次升级程序时,没得选择必须强制执行,这样节点的升级才会统一,再也不会出现硬分叉的情况,这就是波卡的自我升级。

林嘉文把这套自我升级程序作为底层,包装在了Substrate框架之中。鸭哥之前说过,Substrate就像一个造链工厂,就连波卡也是Substrate一键发链造出来的,因此不光波卡,但凡是基于Substrate研发的波卡的生态项目,波卡的平行链也都具有自我升级的特性,都永远不会硬分叉!

有了自我升级的特性,波卡使项目能够保持高度灵活性,能随着技术的发展而发展,大大降低了有争议的硬分叉带来的风险。

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文章标签: 波卡
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