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# 热点问题

## 设计中的权衡

比特币的设计目标在于支持一套安全、开放、分布式的数字货币系统。围绕这一目标，比特币协议的设计中很多地方都体现了权衡（trade-off）的思想。

* 区块容量：更大的区块容量可以带来更高的交易吞吐率，但会增加节点带宽、验证和存储成本，带来中心化风险。SegWit 之后，比特币共识规则使用区块重量上限 4,000,000 weight units，而不是简单的 1 MB 上限。
* 出块间隔时间：更短的出块间隔可以缩短交易确认的时间，但也可能导致分叉增多，降低网络可用性。
* 脚本支持程度：更强大的脚本指令集可以带来更多灵活性，但也会引入更多安全风险。

## 分叉

比特币协议不会一成不变。当需要修复漏洞、扩展功能或调整结构时，比特币需要在全网的配合下进行升级。升级通常涉及更改交易的数据结构或区块的数据结构。

由于分布在全球的节点不可能同时完成升级来遵循新的协议，因此比特币区块链在升级时可能发生分叉（Fork）。对于一次升级，如果把网络中升级了的节点称为新节点，未升级的节点称为旧节点，根据新旧节点相互兼容性上的区别，可分为软分叉（Soft Fork）和硬分叉（Hard Fork）。

* 如果旧节点仍然能够验证接受新节点产生的交易和区块，则称为软分叉。旧节点可能不理解新节点产生的一部分数据，但不会拒绝。网络既向后和向前兼容，因此这类升级可以平稳进行。
* 如果旧节点不接受新节点产生的交易和区块，则称为硬分叉。网络只向后兼容，不向前兼容。这类升级往往引起一段时间内新旧节点所认可的区块不同，分出两条链，直到旧节点升级完成。

尽管通过硬分叉升级区块链协议的难度大于软分叉，但软分叉能做的事情毕竟有限，一些大胆的改动只能通过硬分叉完成。

## 交易延展性

交易延展性（Transaction Malleability）是比特币的一个设计缺陷。简单来讲，是指当交易发起者对交易签名（sign）之后，交易 ID 仍然可能被改变。

下面是一个比特币交易的例子。

```json
{
  "txid": "f200c37aa171e9687452a2c78f2537f134c307087001745edacb58304053db20",
  "version": 1,
  "locktime": 0,
  "vin": [
    {
      "txid": "21f10dbfb0ff49e2853629517fa176dc00d943f203aae3511288a7dd89280ac2",
      "vout": 0,
      "scriptSig": {
        "asm": "304402204f7fb0b1e0d154db27dbdeeeb8db7b7d3b887a33e712870503438d8be2d66a0102204782a2714215dc0d581e1d435b41bc6eced2c213c9ba0f993e7fcf468bb5d311[ALL] 025840d511c4bc6690916270a54a6e9290fab687f512c18eb2df0428fa69a26299",
        "hex": "47304402204f7fb0b1e0d154db27dbdeeeb8db7b7d3b887a33e712870503438d8be2d66a0102204782a2714215dc0d581e1d435b41bc6eced2c213c9ba0f993e7fcf468bb5d3110121025840d511c4bc6690916270a54a6e9290fab687f512c18eb2df0428fa69a26299"
      },
      "sequence": 4294967295
    }
  ],
  "vout": [
    {
      "value": 0.00167995,
      "n": 0,
      "scriptPubKey": {
        "asm": "OP_DUP OP_HASH160 7c4338dea7964947b3f0954f61ef40502fe8f791 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
        "hex": "76a9147c4338dea7964947b3f0954f61ef40502fe8f79188ac",
        "type": "pubkeyhash",
        "address": "1CL3KTtkN8KgHAeWMMWfG9CPL3o5FSMU4P"
      }
    }
  ]
}
```

在传统非 SegWit 交易中，发起者对交易的签名（scriptSig）位于交易的输入（vin）当中，属于 txid 承诺的交易序列化内容。交易 ID（txid）由交易序列化数据 Hash 得到，这就造成了一个问题：攻击者（尤其是签名方）可以通过改变 scriptSig 来改变 txid，而交易仍旧保持合法。例如，反转 ECDSA 签名过程中的 S 值，签名仍然合法，交易仍然能够被传播。SegWit 将签名等 witness 数据移出 txid 承诺范围，修复了主要的第三方交易延展性问题。

这种延展性攻击能改变交易 ID，但交易的输入和输出不会被改变，所以攻击者不会直接盗取比特币。这也是为什么这一问题能在比特币网络中存在如此之久，而仍未被根治。

然而，延展性攻击仍然会带来一些问题。比如，在原始交易未被确认之前广播 ID 改变了的交易可能误导相关方对交易状态的判断，甚至发动拒绝服务攻击；多重签名场景下，一个签名者有能力改变交易 ID，给其他签名者的资产带来潜在风险。同时，延展性问题也会阻碍闪电网络等比特币扩展方案的实施。

## 扩容与升级

比特币社区关于扩容的争论由来已久。最终，社区选择了技术升级而非简单扩大区块容量的路线。

### 隔离见证（SegWit）

2017 年 8 月，隔离见证（Segregated Witness，SegWit）作为软分叉正式激活。它将交易中的见证数据与旧式交易序列化分离，修复了主要的第三方交易延展性问题，并通过区块重量机制提高了可承载数据量；实际容量取决于区块中传统数据和 witness 数据的比例，也为闪电网络等链下方案铺平了道路。

### Taproot 升级

2021 年 11 月，比特币网络迎来了自 SegWit 以来最大的升级 —— Taproot。它引入了 **Schnorr 签名** 和 **Merkelized Abstract Syntax Trees (MAST)**。

* **Schnorr 签名**：支持多重签名聚合成一个签名，提高了隐私性和效率。
* **MAST**：允许复杂的智能合约逻辑在链上仅展示执行分支，大幅减少了数据占用并提升隐私。

## 生态创新：铭文与符文

长期以来，比特币被视为“数字黄金”，缺乏像以太坊那样的应用生态。然而，基于 **Taproot** 升级的技术特性，新的协议让比特币网络焕发了生机。

* **Ordinals (铭文)**：2023 年初，Casey Rodarmor 提出了 Ordinals 理论，通过给每一个聪（Satoshi，比特币最小单位）编号并写入数据（Inscribing），实现了在比特币链上发行 NFT。这引发了巨大的关注和争议。
* **Runes (符文)**：2024 年，为了解决早期的 BRC-20 协议带来的大量 UTXO 集膨胀问题，更加高效的原生同质化代币协议 Runes 被推出，进一步丰富了比特币的资产发行能力。

这些创新让比特币不仅仅是储值工具，也开始承载数据和应用价值，同时也显著增加了矿工的手续费收入，增强了网络在减半周期后的安全性。

## 拥抱合规：ETF 时代

随着区块链技术的成熟，主流金融市场开始接纳比特币。

* **现货 ETP/ETF**：2024 年 1 月，美国 SEC 批准若干现货比特币交易所交易产品（ETP）份额上市交易。该批准是对交易所规则变更和产品披露框架的监管决定，不等于 SEC 认可或背书比特币本身，投资者仍需关注比特币及相关产品风险。
* **监管追踪**：虽然比特币地址是匿名的，但通过 **链上分析 (On-chain Analysis)** 技术，结合合规交易所的 KYC 信息，监管机构可以有效地追踪非法资金流向。“完全匿名”在比特币上已不复存在。