title: "叔块" menuTitle: "叔块" date: 2019-09-05T22:58:46+08:00 draft: false weight: 20304

什么是叔块

是指没能成为区块链最长链的一部分的区块（陈旧的区块），但被后续区块收录时，这些区块称之为“叔块”。

它是针对区块而言的，是指被区块收录的陈旧的祖先孤块，它没能成为区块链最长链的一部分而被收录。

是针对当前区块所的而已的叔辈区块，一个区块最多可以记录 7 个叔块。叔块也是数据合法的区块，只是它所在的区块链分支没有成功成为主链的一部分。

如上图所示，新区块 E，它可以收录两个绿色的孤块B和C，但是灰色的区块不能被收录，因为他们的父区块并不在新区块所在的区块链上。而黄色区块和红色新区块是同辈区块，不能被新区块作为叔块收录。

为什么要设计叔块

在比特币中，因临时分叉（软分叉），没能成为最长合法链上的区块的区块，称之为孤块，孤块是没有区块奖励的。研究发现， 比特币的全网需要12.6秒一个新的区块才能传播到全网95%的节点。比特币系统，是平均10分钟才出一个区块，有足够的时间将新区块广播到全网其他节点，这种临时性的分叉几率就相当小。根据历史数据，大概平均3000多个区块，才会出现一次临时性分叉，相当于20多天出现一次这种临时性分叉，属于比较“罕见”的情况。

但是以太坊的出块时间已经缩短到12 到14 秒一个区块。更短的时间意味着，临时分叉的几率大幅提升。这是因为当矿工A挖出一个新区块后，需要向全网广播，广播的过程需要时间的。 由于以太坊出块时间短，其他节点可能还没有收到矿工A发布的区块，就已经挖出了同一高度的区块，这就造成了临时分叉。在以太坊网络中，临时性分叉发生的几率在 6.6% 左右。

上图数据来源于 https://etherchain.org/ （2020年06月03日），当前以太坊叔块率为 6.6%。意味着在以太坊网络中，每 100 个区块，大约有 7 个叔块产生。如果按照平均 13.5 秒的出块时间计算，一个小时内有约 17.6 次临时分叉。

以太坊系统出现临时性分叉是一种普遍现象，如果采取和比特币一样处理方式，只有最长链上的区块才有出块奖励，对于那些挖到区块而最终不在最长链上的矿工来说，就很不公平，而且这种“不公平”将是一个普遍情况。这会影响矿工们挖矿的积极性，甚至可能削弱以太坊网络的系统安全，也是对算力的一种浪费。因此，以太坊系统对不在最长链上的叔块，设置了叔块奖励。

区块如何收录叔块

当节点不断接受到区块时，特别是同一高度的多个区块，会让以太坊陷入短期的软分叉中，或者在多个软分叉分支中来回切换。一旦出现软分叉，那么意味着有一个区块没能成为最长链的一部分。

比如上图中，挖矿依次接收到 A、B 、C ，会在本地校验和存储这些区块，但根据最长链规则最终会切换到分支B上。那么在此刻，A和C 暂时成为了孤块。矿工会基于 B 挖取下一个新区块D。

此时，D 就可以将本地还暂存的孤块 A 和 C 作为它的叔块而收录到区块 D 中。当然 D 不仅可以收录第一代祖先，还可以收录七代内的孤块。但有一些限制条件，以下图新区块 N 为例：

• N 不能收录 A ：因 A 不在七代祖先内（区间要求）；
• N 不能收录 M：因 M 不是 N 的祖先，是兄弟而已；
• N 不能收录 E、G、K、L ：因它们的父区块并不在 N 所在的区块分支上，但 B 可以；
• N 不能同时收录 D、C 和 B：因为一个区块最多能收录两个叔块，做多是三选二；
• 当 D 被 F 收录后，N 是不能重复收录 D 的；
• N 不收录 F 或 H： 因为 F 和 H 不是孤块；

矿工在开挖新区块，准备区块头信息时，矿工将从本地节点存储中获取七代内的所有家族区块，根据上述规则选择最多两个叔块。另外，在选择时本地叔块优先选择。

叔块奖励分配

叔块的奖励分为两部分：奖励收录叔块的矿工和奖励叔块创建者。具体的奖励分配如下：

奖励叔块的创建者

叔块创建者的奖励根据“近远”关系而不同，和当前区块隔得越远，奖励越少。 $$ \text{叔块奖励}=\frac{8-(当前区块高度-叔块高度)}{8} * \text{当前区块挖矿奖励} $$

注意叔块中所产生的交易费是不返给创建者的，毕竟叔块中的交易是不能作数的。

收录叔块的矿工

该矿工即为当前新区块的矿工，他处理获得原本的区块挖矿奖励（2 ETH）和交易手续费外，还能获得收录叔块奖励，每收录一个区块将得到多得 1/32 的区块挖矿奖励。

以区块 10192970 为例：

该区块矿工 2Miners:SOLO 总共获得了 2.385338652682918613 ETH奖励，其中：

1. 2 ETH 是挖矿奖励；
2. 0.322838652682918613 ETH 是交易手续费；
3. 0.0625 ETH 是收录了一个叔块的奖励，是 2 ETH的挖矿奖励的 1/32。

而收录的一个叔块是第 1代叔块，奖励 2 ETH 的 7 /8。

叔块是如何收录在区块中的

新区块收录的叔块是只记录叔块区块头的，叔块区块头信息记录在新区块体中，新区块头中记录了叔块集合的默克尔哈希值。