什么是区块链重组？

由 Alchemy 撰写

由 Brady Werkheiser 审核

发布于 2022年6月21日，阅读时长6分钟

什么是 reorg？

链重组，或称 “reorg”，发生在验证者对区块链最准确的版本存在分歧时。Reorg 的发生可能是由于多个区块在同一时间产生，或者由于错误，或者由于恶意攻击。Reorg 会消除较弱的重复区块链。Reorg 持续的时间越长，处理起来就越昂贵。

区块链 reorg 会导致一个区块从区块链中移除，因为已经创建了一个更长的链。这进一步导致不同的矿工同时致力于向链中添加具有相似难度的交易区块。

发生这种情况是因为添加下一个区块的矿工必须决定分叉的哪一侧是正确的或规范的链。一旦矿工或验证者选择了分叉或规范链，另一条链就会丢失。

重组攻击指的是节点接收来自新链的区块，而旧链继续存在。在这种情况下，链将被分割并创建一个分叉，或者说是区块链的重复版本。

是什么导致区块链 reorg？

当两个区块在同一时间发布时，就会导致区块链 reorg。短的，一个或两个区块的 reorg 经常发生，因为网络延迟，但是当 reorg 延伸超过一个或两个区块时，它们可能导致恶意攻击甚至网络故障。

链重组的后果是什么？

链重组有四个主要的后果：延迟和糟糕的用户体验、节点成本、不确定性和易受攻击性。

1. 延迟和较差的用户体验

除了增加节点成本外，reorg 还会增加交易延迟的可能性。这对交易所来说是一个重要的问题，因为他们必须依赖交易按时确认，否则他们可能会遭受等待存款时间延长的后果。

2.节点成本

随着时间的推移，Reorg 可能会增加区块链中的节点数量，从而导致用户体验变差。在转换到新分叉时，状态更新会涉及更多的内存和磁盘成本。

3. 不确定性

当 reorg 变得突出时，用户对交易能够按时执行的保证就会减少。如果没有足够的背景信息，DeFi 交易的结果会更糟，还会导致有害的 MEV 提取。

4. 易受攻击性

当 reorg 变得越来越普遍时，攻击者只需要击败一部分诚实的矿工（由于“最长链规则”），而不是全部。大量的 reorg 使攻击者的角色变得容易得多。

什么是规范链？

规范链 来源 - Preethi Kasireddy https://www.preethikasireddy.com/post/what-do-we-mean-by-blockchains-are-trustless

规范链是约定的“主链”。因此，它不被认为是结束的侧链之一。

理论上，网络永远不能 100% 确定哪条链是规范链。这是因为你仍然可以通过使用足够的哈希算力继续其侧链来恢复区块编号 1。

什么是分叉？

当一个社区对区块链的协议或基本规则集进行更改，并有效地将链分割（或“分叉”）成一个将遵循新规则的新链和一个变得几乎过时的旧链时，就会发生分叉。

由于像 Bitcoin 和 Ethereum 这样的区块链是由去中心化的开源软件驱动，并由对网络有既得利益的社区成员维护，因此网络参与者可以对软件的更改提出建议并进行投票。

什么是分叉选择规则？

分叉选择规则是一个函数，它将已看到的一组区块和其他消息作为输入，并输出到客户端什么是“规范链”。

当多个已发布的区块引用相同的先前状态时，就会发生分叉。如果两个区块在大致相同的时间发布，区块链可能会意外地面临此类事件，或者如果恶意行为者试图创建分叉以“删除”链中的付款，则可能会有目的地发生这种情况。

在任何一种情况下，都需要某种机制来允许用户确定哪个分叉是正确的或“规范的”一个。这被称为“分叉选择规则”。

需要分叉选择规则，因为可能有多个有效的链可供选择。当同时发布两个具有相同父链的竞争区块时，这是可能的。

例如，“最长的有效链获胜”将是一个简单的分叉选择，它与 Proof-of-Work 机制对齐。我们可以定义一个分叉选择规则，允许区块链用作共识算法的提案机制。它们将具有 Vitalik Buterin 概述的此类显示属性。

以下图表中显示了三个分叉选择规则：

1. Nakamoto

2. GASPER

3. Tendermint

分叉选择规则 | 来源 Paradigm https://www.paradigm.xyz/2021/07/ethereum-reorgs-after-the-merge

什么是最终性？

最终性是完全保证加密货币交易在完成后不会以任何方式被更改、撤销或取消。最终性取决于区块链本身的延迟。最终性通常用于衡量为保证交易能够执行而需要等待的时间。

Ethereum 上的 reorg 会发生什么？

Ethereum 目前使用 Proof-of-Work 共识机制。Ethereum 使用一种称为“最长链规则”的分叉链规则，这意味着当向客户端显示两个区块链时，它会选择难度最大的那个。这是通过比较链中所有区块内的难度总和来完成的。

Ethereum Beacon Chain 最近经历了一次 reorg，这可能导致潜在的安全风险。Beacon Chain 引入了原生 staking，这是 Ethereum 采用的 Proof-of-Stake 共识模型的主要组成部分。Ethereum 中的 reorg 持续了七个区块，这是多年来最长的 reorg 之一。

Martin Köppelmann，Gnosis 的 CEO 和联合创始人，是在这七个区块的 reorg 中发推特说明他观察到内容的人之一。

七个区块的 reorg 意味着发生了一个分叉，并且丢弃了包含数百个交易的七个区块。这导致了用户可能两次花费相同资产的风险。2-3 个区块的 reorg 可能只是运气不好，因为区块链经常面临网络延迟。这也可能是 Beacon Chain 的情况。

鉴于五个或更多区块的 reorg 可能是恶意攻击的潜在迹象，根据开发人员的说法，最近的 Ethereum reorg 似乎面临一个低概率事件，该事件不是恶意的。

Vitalik Buterin 及时回应说，这可能是由于过时的挖矿软件版本造成的。Ethereum 核心开发人员 Preston Van Loon 表示，Beacon 区块链的 reorg 是由 Proposer Boost 分叉决策的部署引起的，该决策尚未完全推广到网络。

引入 Proposer boosting 是为了给及时收到的被提议区块赋予更多权重。引入 Proposer boosting 是为了解决事前 reorg 的问题。

Proposer boosting| 来源 - Terrence Tsao https://twitter.com/terencechain/status/1529566839033933824

从本质上讲，启用了 proposer boosting 的验证者使底部的链成为规范链，但未启用 proposer boosting 的验证者选择了较短的顶部链。这导致每条链继续从各自的验证者那里获得选票。

此外，这次重组是对更新后的和过时的客户端软件的非平凡分割。reorg 本身并不是坏分叉选择的标志。

Ethereum Beacon Chain 上的验证者在客户端更新提升特定客户端后变得不同步。在此过程中，区块链网络上的验证者感到困惑，并且没有更新他们的客户端，从而导致了导致七个区块 reorg 的分叉。

如果所有验证者都运行相同的配置，则不会发生此问题。

合并后 reorg 会发生什么？

随着时间的推移，重新组织的难度将继续缓慢增加。但是，随着 Ethereum Beacon Chain 实施 Proof-of-Stake，他们将引入名为 Gasper 的分叉选择规则。

Gasper 分叉选择规则将使攻击 Ethereum 区块链变得极其困难，因为引入了证明者投票和证明，从而为区块赋予了“权重”。

控制证明者意味着控制分叉选择规则。这使得单区块 reorg 变得更加困难，因为对少数控制验证者的攻击需要与成千上万的证明者竞争。

什么是 Proposers 和 Attesters？

Proposers 和 Attesters 是 Gasper 分叉选择规则中的两个重要角色：Proposers 是负责每 12 秒将一个新区块提议到一个“slot”中的验证者，而 Attesters 是投票选出他们认为规范链的 head 的验证者。

通常会随机选择一个 Proposer 验证者，并从大约 1/32 的所有验证者中选择作为委员会的一部分。在这个委员会中，也有 Attesters。

Attestors 的投票被称为 attestations，并为区块赋予“权重”，这意味着控制证明者也使你能够控制分叉选择规则。

由于委员会是随机选择的，由 Proposers 和 Attesters 组成，因此攻击者无法将其验证者集中到特定 slot 中。

合并后问题？

总的来说，reorg 将变得不再是一个问题，因为作为一个单独或一小群证明者能够重新组织一个区块只会变得更加困难。此外，Ethereum 开发人员可以更改分叉选择规则，以增加对 reorg 的要求，或者找到一个解决方案，朝着单一的 slot 最终性共识 发展。单一 slot 最终性共识将改善用户体验，创建更好的 MEV reorg 抵抗力，并减少协议复杂性和错误。

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📚 目录

• 什么是 reorg？
• 什么是规范链？
• 什么是分叉？
• Ethereum 上的 reorg 会发生什么？
• 合并后 reorg 会发生什么？
• 合并后问题？

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