比特币的不变性神话——交易反转和链回滚简要回顾

比特币的不可变性（Immutability) 是一个很多人都不了解的领域。健全货币（sound money）的支持者声称，即使是那些市值排名前几的加密协议也是唯一不变的。比特币协议的历史上至少有两次，其协议的不可变性被打破。

比特币不变性被破坏的第一个实例发生在2010年8月15日，大约是在比特币发行一年半后——这一事件被称为”CVE-2010-5139：比特币价值溢出“，或者非正式地称为“比特币1840亿个bug”。比特币不可变性在2013年3月11日第二次被破坏——该事件被记录为CVE-2013-3220:BerkeleyDB到LevelDB迁移事件。让我们看看这两次事件的一些细节。

2010年8月15日，比特币不变性首次被打破（CVE-2010-5139）

“比特币1840亿个漏洞”或“CVE-2010-5139：比特币价值溢出事件”发生在2010年8月15日。此次，比特币区块链经历了8小时27分钟的停机时间。比特币核心开发人员发现，在区块高度74638处，有人利用代码中的值溢出漏洞创建了184000000000个BTC，远远超出了通常的2100万BTC限制。

一个不明身份的攻击者凭空产生了如此高数量的比特币，并将这批比特币转移到到多个地址。比特币核心开发者杰夫·加齐克（Jeff Garzik）发现了价值溢出漏洞——这是由代码验证逻辑故障和对大量输出的不当处理造成的。

当时几乎两个小时没有人注意到这个bug，比特币匿名创建者Satoshi Nakamoto在五个小时内发布了一个新的补丁客户端版本（0.3.10）来修复这些问题。之后，网络参与者进行了一次软分叉，拒绝了这次异常交易。

生成的分叉和补丁将先前已验证的51个块进行失效处理。因此，除了产生1840亿比特币的恶意交易之外，这些漏洞中包含的其他有效交易也被撤销了，并且通过区块重组有效地进行了链回滚。在这些已还原的数据块中，并没有可用的已还原事务列表。

这一事件表明，社区、矿工和比特币核心开发者之间需进行协作，他们必须依靠集中决策来解决问题。这是比特币不变性第一次被打破，比特币当时只有1.5年的历史。你可以在这里阅读关于该事件的有趣的发展线程，以了解当时的情况。以太坊联合创始人Vitalik Buterin后来将该漏洞描述为：

2010年8月，74638区块的一笔交易包含两项总计超过1840亿美元的产出——略高于2^64 satoshis。结果是出现了一个整数溢出错误——相当于汽车行驶999999公里后机械里程表转零。

2013年3月11日，比特币不变性第二次被打破（CVE-2013-3220）

第二个比特币不变性漏洞或”CVE-2013-3220:BerkeleyDB到LevelDB的迁移错误“发生在2013年3月11日。这一次，比特币区块链经历了06小时20分钟的停机时间。在这关键的一天，运行客户端v0.8.0的矿工生产了大型区块，这与运行早期版本v0.7.0的矿工在225430处不兼容。这导致链断裂时出现硬分叉。

这种非故意的硬分叉是由于从Berkeley数据库迁移到Level数据库和客户端版本时未强制实施足够的锁定限制/未正确处理mem池事务造成的。因此，链产生了分叉。普通的网络参与者也能够成功实现双倍消费，这仍然是比特币历史上唯一一个双倍消费成功的实例。

这一次，检测和修复的实现比以前更快。参与者1个小时后发现了分叉，通过集中决策和核心开发人员与矿工的共同努力，问题在几小时内得到解决。比特币核心开发者在此次事报告中指出了以下几点。

挖掘并广播一个比以前的总事务输入数量更多的块。比特币0.8节点能够处理这一点，但一些0.8之前的比特币节点拒绝了它，导致区块链出现意外分叉。在这一点上，0.8之前的不兼容链（从这里开始，0.8链）拥有大约60%的挖掘散列能力，确保拆分不会自动解决（如果0.8之前的链在总工时上超过0.8的链，则会发生这种情况，迫使0.8节点重新组织到0.8之前的链）

为了尽快恢复规范链，BTCGuild和Slush将比特币0.8节点降级为0.7，因此他们的池也会拒绝较大的块。大多数散列算力都在没有较大块的链上，从而最终导致0.8节点重新组织为0.8之前的链。在这段时间里，至少有一笔大额双倍支出。然而，这是由实际上是一个实验，看看是它否可能实现，并没有恶意。

第二个比特币不变性漏洞导致24个先前有效的区块失效。因此，交易再次被撤销，链以中心化的方式回滚。此次纠正之所以成为可能，是因为运行客户端v0.8.0的大型矿池运营商（Slush、BTC Guild等）被比特币核心开发者成功说服，将其软件降级至v0.7.0，贡献其哈希算力，并回到以前的有效链。

溢出导致软件认为该交易只涉及少量BTC，而实际上，这些输出加起来比应有的2100万多出数千倍。必须发布新版比特币软件，区块链被分叉，一条新的、有效的链在74691区块超过了旧的，在原始分叉之后53个区块。这一次，它只占用了24个区块，甚至对系统来说都算不上重大威胁——如果开发者什么都不做，那么比特币还是可以继续使用，只是会给那些使用0.7比特币和比特币Qt的用户带来不便，他们将不得不升级。

Vitalik Buterin关于”BerkeleyDB到LevelDB迁移的错误“的看法——比特币杂志2013年3月13日

因此，通过决定哪条链是有效的，多数散列算力被用来打破比特币的不变性。选择v0.8.0而不是v0.7.0链没有特别的原因，这似乎是比特币核心开发者的随意决定。这也是可能的，因为散列算力分布不均匀，大型矿池运营商控制了70%以上的比特币采矿散列算力，能够在核心开发者请求时将天平倾向v0.7.0。

后来，比特币核心开发者Pieter Wuille发起了“你们能停止交易吗？”，要求矿工不要在v0.8.0链上采矿。据报道，当时损失了25个BTC或价值26000美元的采矿奖励，当然，双倍支出交易也被撤销。不过，大多数受影响的交易后来都被纳入了新的交易链。这一事件表明，比特币的不变性在很大程度上取决于人为因素或社会共识，并不像人们普遍声称的那样绝对。

被遗忘的历史

比特币的不变性从来没有受到过太多的讨论，而且一直被当作是理所当然的。令人惊讶的是，尽管有明确的链上记录和历史，社区仍然选择误导性地宣传该协议是不可改变的。比特币历史上的这两次事件都表明它根本不是这样的。还有其他一些例子——曾经在代码中发现了几个bug，但在没有事先披露的情况下被核心开发人员悄悄修复后了，所以没有在主网上被利用。

比如说，“CVE-2018-17144：比特币库存内存不足拒绝服务”，矿工可能利用了拒绝服务（DoS）漏洞和”CVE-2018-17145：通货膨胀漏洞“——另一个可能导致比特币供应膨胀超过2100万限额的漏洞。这两个bug都有可能导致回滚，但在导致任何问题之前都已修复。自那时以来，该协议没有遇到任何其他重大问题，比特币不变性至今仍是一个大家都默认的存在。

比特币显然不是其早期追随者想象中的直接民主，而且，一些人担心，如果比特币社区的某个中央团队足够强大，能够成功采取这些紧急措施来纠正比特币区块链，那么它还能做到更多吧？比如强迫加倍花费以扭转百万美元的盗窃案？甚至可能修改比特币神圣的2100万货币供应限额？

Vitalik Buterin对核心开发者/矿工共谋的评论–比特币杂志2013年3月13日

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