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共识，以太坊曾经也是PoW共识，最近通过“TheMerge”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分叉。
建行积极推进区块链等金融科技基础平台建设:3月29日晚间，建设银行对外公布2019年经营业绩。据年报，建设银行夯实金融科技基础，积极推进人工智能、区块链、物联网等金融科技基础平台建设。对内打造协同进化型智慧金融，促进数字化经营管理能力提升。（证券日报）[2020/3/30]
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 | 三星证券和Upbit运营商等3家公司将推出原始股一站式交易平台，明年将引入区块链技术:10月14日，韩国虚拟货币交易所Upbit的运营公司Dunamu与三星证券和大数据分析公司DeepSearch举行了联合记者招待会。三家公司联合宣布将于本月底推出一站式交易平台“证券+非上市”，将支持所有非上市公司的股票交易，以消除信息不对称性、确保交易稳定性。Dunamu将负责平台的规划和开发，以及根据自营企业信息提供交易项目信息。三星证券确认股票转让等信息并支持安全交易，DeepSearch将负责企业信息发掘和分析。此外，值得注意的是，三家公司计划于明年上半年在该平台中引入区块链技术，将卖方和卖方的身份确认、股票转让等过程实现自动化。（bloter）[2019/10/14]
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 | 央行深圳市中心支行党委书记：央行贸易金融区块链平台对外付汇业务量已超300亿元:据21世纪经济报道，7月4日，央行深圳市中心支行党委书记、行长邢毓静表示，央行贸易金融区块链平台已接入深圳市28家银行、483家网点业务上链运行，对外付汇业务量已超300亿元。作为区块链领域的国家队，央行贸易金融区块链平台已经上线多项应用场景。目前包括：供应链应收账款多级融资、跨境融资、国际贸易账款监管、对外支付税务备案表等业务上链；此外，微票通业务也将于近期上链。在区块链监管方面，该平台为监管机构提供了贸易金融监管系统，实现对平台上各种金融活动的动态实时监测。接下来，央行贸易金融区块链平台将加快生态建设和全国推广，并准备与香港贸易联动平台等境外同类平台对接，提供更多更便利的贸易融资服务。未来，该平台将连接更多的国家和国际组织下属的同类平台。对于区块链业务，邢毓静表示，鉴于区块链技术中统一账本的实时共享特点，由企业源头录入跨境交易信息，信息无法篡改，银行和人民银行（外汇管理局）可实时获取信息并追溯，消除了人工重复核验、验真难、虚假交易等问题。[2019/7/4]
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。
声音 | 周平：区块链的产生不是对互联网的颠覆:据人民网消息，中国电子技术标准化研究院软件工程与评估中心主任周平昨日指出，云构建了基础设施，大数据解决了基础数据问题，未来经济需要新型基础设施，这是属于区块链的机会。但是，区块链的产生不是对互联网的颠覆，也不是把互联网从信息互联网变为价值互联网。[2018/10/24]
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。
福建平潭金融办杨哲安：将平潭建设成区块链之都:8月14日讯，首届海峡两岸区块链产业论坛在福建平潭举办，平潭综合实验区管委会金融办副主任杨哲安在活动中表示，“在国务院批复的总纲当中给平潭实验区7个方面28条，比经济特区优中更优，特中更特的政策，包括减税、保税、退税跟选择性征税等等，例如企业在所得税优惠目录当中，从25%降到15%。平潭是作为综合实验区最重要的就是先行先试，政府会用开放、包容的态度去尝试创新的举措。金融产业是我们平潭的重点支柱产业，对于区块链我们也研究非常多年，希望能够透过科技金融对于我们金融业做出所谓的推动的工作，我们也希望能够把平潭建设成为海峡两岸区块链之都。”[2018/8/14]
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。
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哪个网络，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GnosisSafe，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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