6.4 幽靈協議GHOST與叔區塊

“幽靈”協議（Greedy Heaviest Observed Subtree，GHOST Protocol）是由Yonatan Sompolinsky和Aviv Zohar在2013年12月引入的創新。幽靈協議的提出，是為了應對在確認時間較為快速的區塊鏈中，由于生成區塊的高作廢率而受到安全性降低的困擾。

6.4.1 幽靈協議的動機

以太坊大概15秒就出一個塊，出塊速度提高，區塊被打包之后，在這10多秒里尚未在全網播布完，如果礦工A挖出了一個區塊，然后礦工B碰巧在A的區塊擴散至B之前挖出了另外一個區塊，礦工B的區塊就會作廢，且沒有對網絡安全做出任何貢獻。

這種因出現分叉情況未能進入主鏈的區塊成為“孤區塊”。孤區塊消耗了算力，但沒為系統做出貢獻，也沒有獎勵。過高的孤區塊作廢率導致小礦工退出市場，進而導致：①算力下降降低系統安全性；②算力向大礦場集中導致系統中心化。

如果A是一個擁有全網30%算力的礦池，而B擁有10%的算力，A將面臨70%的時間都在產生作廢區塊的風險，而B在90%的時間里都在產生作廢區塊。如果作廢率高，A將簡單地因為更高的算力份額而更有效率。因此，區塊產生速度快的區塊鏈很可能導致一個礦池擁有實際上能夠控制挖礦過程的算力份額。

以太坊采用幽靈協議解決了降低網絡安全性的問題。在計算哪條鏈“最長”的時候，把作廢區塊也包含進來，以計算哪一個區塊擁有最大工作量證明。

6.4.2 叔區塊

以太坊推出了叔區塊的概念。叔區塊是當前區塊祖區塊（爺爺輩，往前兩個區塊）及其之前祖先區塊的廢棄后代區塊。這個祖先區塊最遠可以到第七代（見圖6-1）。

圖6-1 叔區塊示意圖

以太坊付給以“叔區塊”身份為新區塊確認做出貢獻的作廢區塊87.5%的獎勵，把它們納入計算的“侄子區塊”將獲得獎勵的12.5%。通過獎勵引用叔區塊，給小礦工生存空間，保證算力的分散化，促進主鏈安全。在計算最長鏈時，將叔區塊計算在內，使偽造長鏈攻擊更難。叔區塊僅有安全意義，內容無意義，因此叔區塊獎勵僅有挖礦獎勵，沒有交易費用獎勵。