区块链分叉分为软分叉和硬分叉。本文主要探讨的是硬分叉，一种不支持向后兼容的软件升级方式。硬分叉是共识的分裂或者改变，共识就是区块链系统中各节点达成数据一致性的算法，正常情况下每个节点需要运行相同规则的算法，例如比特币运行的是基于 PoW（工作量证明）共识，以太坊曾经也是 PoW 共识，最近通过 “The Merge” 切换到了 PoS 共识算法。
分叉的原因有很多，在区块链当中是一种很常见的现象，通常是短距离的分叉，这和共识算法有关，同一个高度上有时会出现相互竞争的区块，但最终有的区块会被放弃，只保留一个区块。但硬分叉不同，这一种是有计划有目的的分叉，一些节点客户端部署了与原网络不同的程序版本，生产出的区块只能在分叉链上通过验证，无法被原网络接受，也不接受原网络的区块。例如近期热门的 EthereumPoW（ETHW）分叉。
万向区块链首席经济学家邹传伟：DC/EP系统没有使用区块链:金色财经现场报道，首届区块链服务网络（BSN）全球技术创新发展峰会暨湖北区块链技术创新大会11月27日在武汉举行。万向区块链首席经济学家邹传伟在会上表示，央行数字货币DC/EP基于传统集中化方法构建，是全新理念的数字化铸币中心。DC/EP系统没有使用区块链，不需要共识算法，不会受制于区块链的性能瓶颈。但DC/EP借鉴了区块链的核心特征。[2020/11/27 22:21:15]
如果要成功分叉一条区块链并不容易，并非直接复制原网络的代码即可，需要进行基本的修改才能保证它安全运行，为此，我们总结了几种常见的安全问题及防护方法。
网络层
由于分叉链是独立于原网络的区块链，首先需要在网络层（P2P）进行隔离：
1、种子节点
种子节点，也称 bootnode 或者 seednode，是区块链启动时网络首先会尝试进行连接的节点。分叉链在启动时首先连接种子节点列表里的节点，从而进一步发现网络中其它的对等节点，然后才能进一步同步区块，达成共识。因而必须要修改种子节点列表，防止连接到原网络的节点。
动态 | 新国都：公司目前专注于区块链技术与支付领域结合的相关研究:据新浪财经消息，近日，有投资者在互动平台上向新国都（300130.SZ)发表提问称，为何在数字货币未炒作前，公司有数字货币概念，并且说央行数字货币实行后公司将直接受益。而正式炒作后却把这个概念删除，这是否有何阴谋？ 其官方回复称，区块链技术的发展不仅让移动支付更加安全可信，还有可能会涉及到数字化货币相关的电子支付解决方案。这些新兴技术的突破将会推动无现金社会进入一个新的发展阶段。公司于2016年设立区块链研究中心，主要研究与跟踪区块链技术发展方向，专注于区块链技术与支付领域结合的相关研究，就技术研发、商业应用、产业战略等方面进行分析探讨。公司目前没有已注册的专利技术，如未来有投资计划，公司将及时履行信息披露义务。[2019/10/11]
2、异形攻击
即使种子节点列表改变了，但并不代表分叉网络不会连接到原网络，因为双方的 P2P 协议是相同的，如果有一个节点无意中添加了另外一个网络的节点连接，那么两个节点将成功握手，并将对方添加到节点地址池。不仅如此，双方节点还会将自己节点里的地址分享给对方，进而造成双边网络节点池互相污染。关于这个问题，慢雾此前曾单独披露过《冲突的公链！来自 P2P 协议的异形攻击漏洞》。
声音 | 新加坡海事及港务管理局负责人：利用区块链和大数据中的新数字技术促进增长:据channelnewsasia消息，新加坡海事及港务管理局(MPA) 负责人柯丽芬（Quah Ley Hoon）表示，数字化是发展“充满活力的海洋生态系统”的关键，（这需要）利用区块链和大数据中的新数字技术。[2019/4/2]
为了解决地址池互相污染的问题，需要在通信协议上做网络识别。早期的以太坊并不支持网络分隔，但后续的版本中在协议里加入了 NetworkID 做为网络区分的标志，NetworkID 通常是每个链的 ChainID，例如以太坊主网的 NetworkID 和 ChainID 都为 1，而 ETHW 初始版本中并未对 NetworkID 进行分叉，可能存在异形攻击漏洞。
在比特币网络中，使用的是 Magic 值来标识不同的网络，通常在 chainparams 里进行定义，例如比特币主网值为 F9BEB4D9，测试网值为 FABFB5DA。
紫云股份与中国食品工业协会合作，利用区块链技术构建食品追溯体系:5月24日，紫云股份发布公告称，公司与中国食品工业协会在利用区块链技术构建食品追溯体系、促进重要食品防伪追溯、创新行业服务模式、推进“全国食品工业企业区块链联盟”建设等方面达成了战略共识，正式签署了战略合作协议并结成战略。[2018/5/24]
共识层
1、交易隔离
通常与区块链交互时，我们需要用自己的私钥签署一笔交易，随后这笔交易被广播到网络，并被矿工或者出块节点打包到区块中。但如果区块链出现分叉，这笔交易可能会被两个网络分别打包到不同的区块当中，假设这是一笔原链上 的转账，那么分叉链上也会有相同的一笔转账，显然这是一个非预期行为，会造成资产损失。
这时就需要对交易进行重放保护，在早期以太坊的版本中没有做这样的保护，后来 EIP155 之后在交易结构中加入了 ChainID，确保用户签署的交易只用于当前网络。如果对以太坊进行分叉，那么也需要对 ChainID 进行重新定义，当然这并不是只修改配置里的 ChainID 这么简单，因为分叉链需要对旧的区块做兼容，所以需要在分叉高度之后使用新的 ChainID，才能保证分叉链正常运行。
阿里云发布区块链解决方案，支持天猫奢侈品正品溯源:今日，阿里云发布全新区块链解决方案，支持天猫奢侈平台Luxury Pavilion推出全球首个基于区块链技术的正品溯源功能。该方案旨在帮助进一步打造和拓展奢侈品供应链应用生态。借助阿里云区块链技术，天猫会将奢侈平台Luxury Pavilion上商品的原材料生产过程、流通过程、营销过程信息整合写入区块链，使得品牌的每条信息都拥有特有的区块链ID“身份证”，附上各主体的数字签名和时间戳，供消费者查询和校验。[2018/4/12]
比特币的交易结构中不存在 ChainID，那么它是如何做重放保护的呢？比特币使用了一种叫做 UTXO 的模型，简单说它是对一笔交易（UTXO）进行花费，而不是对账号进行花费，通常全新启动的网络不会存在相同的两笔交易，也就不存在重放的场景。
但是在硬分叉的情况下，还是会存在交易重放的问题，例如 2017 年的 BCH 分叉以及后来的BSV分叉。BCH 通过在交易数据签名添加SIGHASH_FORKID(0x40)，使得 BCH 上的交易和 BTC 的交易不再互相兼容，从而达到重放保护的目的。
2、算力调整
在分叉前，原链占有全网所有的算力，那么依据 PoW 共识算法，它的出块计算难度也是比较高的。分叉后，算力分散到不同的区块链上，那么分叉链由于共识不足通常无法获得足够的算力去生产新的区块，区块的增长会陷入停滞。这时有必要降低分叉后的初始计算难度，给分叉链赢得一个快速调整算力的时间窗口。
3、防范 51% 攻击
网络和交易都隔离开了，区块链分叉了，新区块顺利产出，一切都看似正常。然而安全问题依旧突出，它依旧存在一种更普遍、更难以防御的攻击：51% 攻击。
挖矿是逐利的，当出现分叉币时，哪边的挖矿收益高矿工就会把算力切换到那个网络，但现实是分叉币往往币价低，导致整体的算力十分低。以 ETHW 分叉为例，我们从 2miners 上看到，原 ETH 网络算力峰值最高超过 900TH/s，而在写稿时 ETHW 的算力只有 30TH/s 左右，大量算力消失并不是好事，它随时可以对 ETHW 发起 51% 攻击。
对于这种 51% 攻击的防范几乎没有什么很好的方法，只能通过增加确认数来防范。
应用层
我们把建立在交易上的应用，如基于虚拟机的智能合约，统归为应用层。区块链在分叉时，也会对运行在区块链上的应用产生巨大影响。
1、签名重放
签名重放与上文提到的交易重放是相同道理的，有一些合约，例如 Gnosis Safe，它会在合约里验证用户的签名，如果签名里没有包含 ChainID，那么这个签名非常可能可以在两个链上重放，导致资产损失。
2、预言机失效
分叉后的区块链多数智能合约依旧可以正常运行，例如 Token 合约、AMM 合约，这些自运行系统不依赖于链下数据就可以稳定运行，但类似 MakerDAO 等借贷系统，高度依赖预言机的价格数据，在失去链下喂价支持后，它将无法继续运行下去。
3、价格剧变
区块链分叉了，一个应用同时运行在两个链上，用户该使用哪个链上的应用？哪个算是“正统”的呢？这个问题又回到了共识上，通常哪个区块链拥有正统的共识，那么它上面的资产就会保留原有的价值共识，而另一个区块链上的资产会在瞬间失去价值。
这种价格上的剧烈变化，会导致 DeFi 应用彻底崩溃，借贷应用永远无法平仓，有一些有识之士会抓住分叉的时间窗口，把“归零”的资产通过 AMM 等应用兑换成主链代币，从而保留了一些价值，在 ETHW 分叉事件中，我们观察到了大量分叉链上的套利行为。
总结
至此，我们从网络层、共识层和应用层对区块链分叉的安全性进行了分析，可以看到其中存在的技术风险，对于分叉我们需要十分审慎地对待。并且，不少分叉的背后不仅仅是技术变革的需要，有的可能存在商业上的直接利益，例如发起方在分叉中直接获取大量的分叉币，这些都需要用户准确认识，避免不必要的损失。
区块链是一种去中心化的系统，它的升级不依赖于单一个人或组织，因此分叉在区块链里难以避免，虽然给社区用户带来混乱，但也促进了系统向前发展以更好地服务社会。
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