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。
河北省今年将促进区块链技术应用及产业发展:“加快布局5G基站、物联网、IPv6等新型基础设施”，是河北省2020年努力方向之一。该省今年将推动数字河北建设，促进人工智能、区块链技术应用及产业发展，还将“推进石家庄数字经济产业园规划建设，高质量办好第二届中国国际数字经济博览会”。（人民日报海外版）[2020/3/11]
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。
现场 | 国家电网陈春霖：区块链思维是大国竞争的手段:金色财经现场报道，由中关村科技园区管理委员会、中国信息协会指导，中国信息化发展研究院、中国通信工业协会区块链专委会主办的区块链&数字经济高峰论坛暨2019第八届中关村大数据日于12月12日在北京中关村举行。国家电网有限公司大数据中心副主任陈春霖发表《泛在电力物联网开启电力大数据新时代》主题演讲，他表示，区块链思维是互联网思维的升级迭代，是大国竞争的手段。
区块链的特点是价值网络，信息和价值同步传递，大大加速价值的融合，是更加开放，范围更广，弱中心化，强调协作互助、自组织，原生激烈。国家电网的区块链思维是：共享、共建、共赢、共识；共享是基础功能：数据共享、价值传递；共建是创新突破：让每个人成为参与者、贡献者；共赢是核心本质：构造信任，减少欺诈和交易成本，提高效率；共识是构建基石：实现节点数据的一致性和正确性。[2019/12/12]
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 | 通信院总工程师：中国互联网与区块链等新通信技术加速融合增强自主创新能力:据工信部官网消息，在人民网对中国信息通信研究院总工程师余晓晖的专访中，针对我国工业互联网标识解析体系建设进展情况，余晓晖表示，目前我国标识解析体系建设与应用推广成效初现。一是标识解析体系建设取得阶段性进展。5个国家顶级节点已全部上线并试运行，“东西南北中”的顶层布局初步形成，11个二级节点实现上线运营，覆盖高端装备、工程机械、航空航天等领域；二是形成良好的自主创新能力，融合型标识技术方案验证成功，标准体系框架搭建完成，标识解析全系列软件成功研发，并与人工智能、区块链等新一代信息通信技术加速融合；三是标识应用创新发展，标识解析应用在工业品全生命周期管理、设备资产管理、供应链管理、产品溯源等领域，政产学研用多方力量跨界协作，推动标识解析产业生态初步形成。[2019/3/10]
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。
动态 | 宝马与区块链公司共同开发客户贷款解决方案:据CCN报道，宝马金融服务集团(BMW Group financial services)宣布与区块链初创公司Bloom建立合作关系，开发客户贷款解决方案，以简化其客户付款流程，提升用户体验。[2018/9/15]
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。
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。
动态 | 阿里将协助重庆打造智能都市 将区块链技术融入智能化建设:今日云栖大会在重庆举行，阿里云总裁胡晓明表示，将从智能交通、智能制造等领域，助力重庆打造“亚洲最智能大型城市”。他表示，阿里云将通过提供创新的云计算、区块链等技术全面融入重庆智能化建设。[2018/8/24]
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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