BTC區塊大小、交易大小、opcode數量限制等問題探討

發表於 2024-10-10 08:45 作者： 閃電HSL

來源：閃電HSL

在最新的BCH協議修改提案bch-vm-limits裏，我讀到了一個全新的概念“計算密度（density of computation）”。計算密度這個概念在其他UTXO鏈上是沒有的。我很好奇這是個啥東西，做了點調研。

什么是計算密度？

比特幣有區塊大小限制1M交易區塊體+3M的籤名區塊，針對每筆交易有尺寸大小、opcode數量的限制。以太坊的交易單個區塊也有gas limits上限的限制。對EOS研究較深的朋友一定還知道，EOS有cpu、RAM和Net這三個資源，發eos交易是需要消耗這三個資源。

這些都是爲了維持區塊鏈網絡安全，防止惡意交易攻擊網絡。

最經典的一個合法交易惡意攻擊以太坊網絡的案例是2018年的Fom3D最終大獎的領取當中那個經典的“針對以太網絡攻擊”事件。需要了解Fom3D的全貌需要大家自己搜索一下，本文不浪費字數來解釋了。

當時攻擊者在區塊高度6191897和6191902之間構造了一筆特別的合約交易，消耗掉了區塊裏的所有gas limits，讓其他用戶的交易無法被打包，只能打包黑客自己的交易，從而最終領取走了10469ETH的大獎。

在防止區塊鏈網絡被惡意攻擊的這三種經典設計裏，Btc的區塊大小和交易大小限制，ETH的區塊 gaslimits限制，和EOS的CPU&RAM&Net資源限制。

BTC的設計是最原始，也是最安全的設計，久經考驗。從BCH誕生至今，也是延續了一樣的設計，只是在具體的參數上有所調整。

ETH的gas limits設計應該是最成功的設計，目前已經成爲了行業標准。

EOS的設計到現在爲止，應該說是一個失敗的設計，RAM等資源沒有履行設計理念，反而成爲了一種炒作的代幣。

題外話，ETH曾經也有一個叫gastoken的項目，允許用戶把gas當成一個幣來炒，但被V神他們給禁止了。

請注意上面的用戶，btc是最安全的，gas limits是最成功的。

在衡量安全性和可編程性上，gas limits的設計在可編程性達到了極致，在EVM上實現了圖靈完備，這是以太坊誕生了繁榮經濟生態的決定性因素。

BTC等UTXO的生態則明顯受困於可編程性，特別是交易的opcode數量限制，這加減乘除的數量都給你限制住了，你還怎么編程啊。但很明顯，BTC這種區塊大小和交易大小的限制，爲比特幣的去中心化和安全性提供了極致的安全性。比特幣網絡從未出現過被DDOS而產生大問題的情況，當“惡意的”海量交易或復雜的合約交易（P2SH）湧進來memepool時，唯一需要做的事就是等待區塊慢慢打包，不會產生額外的問題。

UTXO技術，提高可編程性，很可能就會導致額外的安全性問題。

BCH的計算密度這個新概念，就是想平衡UTXO的可編程性和安全性，試圖在保證BCH網絡安全性的前提下大大提高UTXO的可編程性。

計算密度的定義是根據每個輸入數據的字節長度，限制該輸入能夠執行的計算操作。即交易中每個輸入會根據其大小（字節數）分配一定的計算預算，這個預算決定了節點在驗證該交易時可以進行的最大計算量。

Bch-vm-limits協議裏提供了計算公式，這個公式我看不懂，我只知道這個計算量主要是指哈希計算。這個太細節了，涉及到bch交易的構造和驗證，管不了那么多了。

和gas limit將計算和gas費直接掛鉤不同，計算密度並不改變BCH交易的礦工費設計，礦工費還是按一直以來的sats/byte來計算。

Gas limit的設計相當於只要你出錢（出gas費）你就可以設計任意復雜的合約，前提就是不要觸及單個區塊的gas limit上限。現在單個區塊的gas limit是3000萬gas，如果gas price是10gwei，消費光3000萬gas limit需要0.3ETH。3000萬gas是一個非常大的量，可以設計出非常非常復雜的合約。

BCH的計算密度，是約束單位交易大小的可計算量，我估計能設計出來的合約復雜程度肯定是遠小於gas limit的設計，但遠高於BTC和BCH當初的限制交易大小和opcode數量，文檔描述是增強了100倍。

協議的設計者Jason Dreyzehner在文檔裏對計算密度的好處寫了一籮筐，對比gas limit，各種誇。希望在真實的生產環節能兌現。

在實際的應用場景上，开發者就寫的更誇張了，涉及到了量子密碼學、零知識證明、同態加密，等加密數字貨幣技術領域的皇冠上的明珠級別的場景。但現在肯定無法辨別真僞了。

最後，感覺BCH的开發者還是挺有創新能力的，包括像2023年激活的cashtoken，以及今年要搞的計算密度，我都是在整個幣圈第一次見到的技術。

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