区块链的红色指的是什么,区块链红色是涨还是跌

GHOST，DAG，SPECTRE，PHANTOM和CONFLUX技术原理

DAG概念，当做继比特币，以太坊后新的一代区块链技术(区块链3.0)，那么DAG区块链是什么？DAG的由来是什么？它的技术理念是怎么样的？运行在DAG区块链上的协议有哪些？

要想解释DAG，离不开Yonatan Sompolinsky 和 Aviv Zohar两位以色列人，他们是DAG区块链这一概念的提出者。在DAG之前，Aviv Zohar提出了一个GHOST协议(以太坊初期就采用了GHOST协议)，该协议解决的是链分叉带来的安全性问题，而分叉的区块链在GHOST协议下数据结构就从一条链变成了一个树(Tree)，而之后Aviv Zohar进一步提出了一个inclusive协议，在inclusive协议规则下，区块的结构就变成了有向无环图(DAG)。

接下来本文将：

1.介绍 GHOST协议，DAG由来背后的设计原理

2.介绍三种针对DAG型区块链设计的协议，SPECTRE、PHANTOM和CONFLUX。

GHOST协议是为了解决分叉导致链安全性降低的一个协议。

下边将通过解释什么是分叉，为什么分叉会降低链的安全性，链上扩容为什么会导致更多分叉来详细介绍GHOST协议。

一笔比特币交易为什么要等6个区块的交易时长呢？

等待不是为了防范51%攻击的。落后6个区块，如果拥有超过51%的算力，只要足够长的时间，一定能够产生更长的链完成攻击。它是为了防止分叉带来的风险。

比特币在理想情况下，不同节点之间有相同的一条区块链，全部节点都是基于同一个区块进行挖矿，但当两个挖矿节点几乎同时挖到一个新的区块，当它们接收到对方产生的区块时，不同的节点将选择基于其中一个区块挖矿，分叉产生了。之后节点会根据哪条分叉更长，选择哪条是主链进行挖矿，而不是主链的分叉区块全部被抛弃。

比特币每天都会发生二分叉，但出现连续的六次分叉几乎不可能，于是要等待6个区块的确认时间。(这种分叉不是来自恶意攻击，是偶然性以及网络延迟导致的。

分叉将‘攻击不超过51%算力，比特币就是安全的’这一理论推翻。

在比特币中，当链有分叉时，将选择分叉最长的链作为主链，恶意攻击就是产生一条比主链更长的链代替主链。

下图中蓝色区块代表诚实区块，红色代表攻击区块。2号、3号蓝色区块产生分叉，此时攻击节点产生5个攻击区块(红色)就能产生一条更长的链完成攻击。虽然蓝色区块总数更多(有6个)，但分叉的区块没有增加链的长度，这种情况下，红色攻击方在算力(假设每个区块代表算力相同)没有超过51%的情况下攻击成功。

比特币当前安全的原因在于10分钟的区块时间降低了分叉可能性，但其实际安全算力仍低于51%，也就是说，不需要51%的算力也能攻击成功。

采用大区块以及小的产出时间将导致链有很多分叉。

比特币当前处理交易量很低，改进这个缺陷一个可行方法就是增大区块的大小和减小区块的产出时间。大区块需要更多的网络传输时间、单位时间更多的区块数都会导致更多的分叉。

链上扩容的方案对比特币处理交易能力提升是巨大的，假如每个区块大小变为原来的八倍(8M)，出块时间缩短为原来的五分之一(2分钟)，理想情况下，比特币的处理交易量将变为原来的 40倍，实际情况会产生分叉，交易量不会有这么高。

主链选择中，采用计算最大子树来代替比特币中的最长链规则。

比特币的最长链规则在有分叉情况下，将降低链的安全性，分叉越多，安全性越低。链上扩容将导致更多分叉，导致链不安全。

Yonatan Sompolinsky提出GHOST规则，当有分叉时，通过计算最大子树，也就是每条分叉拥有的所有区块数来决定哪条链是主链。图0中，链在区块0后分叉了，上边分叉总计有6个蓝色区块，下边分叉有5个红色区块，蓝色区块1是主链，所以红色攻击失败。

在有大量分叉的情况下，GHOST规则将链安全性直接提到了51%，分叉对采用GHOST协议的链安全性没有影响。

根据GHOST规则，上图中虽然诚实节点产生了12个区块，但加入主链的只有4个区块，大量区块被丢弃，假定比特币每个区块大小变为原来的八倍(8M)，出块时间缩短为原来的十分之一(1分钟)，分叉率为0.33(产生的区块加入主链的概率)，比特币的处理交易能力将变为原来的 26.6倍。

GHOST协议解决了链上扩容导致分叉带来的安全性问题。

区块的结构类型就从一条链变为树

在GHOST的提出后，Yonatan Sompolinsky提出一种新的设想，新产生的区块指向所有已知的分叉末端区块，即一个区块有多个父亲，此时区块链就从一条链变为多条分叉链共同组成的的结构，这样的链结构就被叫做DAG(有向无环图) 。

Yonatan Sompolinsky进而提出了在DAG上运行的 inclusive协议，原理如下：

遗憾的是， Yonatan Sompolinsky之后并没有详细介绍补充该协议，而是提出了一种新思路的DAG协议——SPECTRE。

看完上边内容之后，你会发现，最长链规则下，分叉的区块对比特币安全性和交易量没有任何贡献，白白的浪费了算力，而 GHOST通过计算分叉区块个数来提升链的安全性，但分叉区块除了纳入区块计数外，区块内包含的交易信息却全部被丢弃。

这种新的区块结构带来了新的特性，当然，比特币的最长链规则也可以在DAG上实施，只不过安全性和处理交易能力不佳，而GHOST协议可以提高安全性和处理交易能力，为了最大化利用DAG区块链特性，社区提出了不同的协议，接下来介绍Yonatan Sompolinsky 提出的 SPECTRE协议，以及 PHANTOM协议，以及国内某社区提出的 CONFLUX协议。

丢弃主链概念，所有产生的区块共同构成账本，不丢弃任何一个区块

只要是产生的区块就不会被丢弃，所有的区块都是有效的，所有区块共同组成账本，这样进一步提高了区块链的处理交易能力，该设计的关键在于设计算法来保证区块链不会被恶意攻击成功。

SPECTRE协议较为复杂，下边将从其如何产生区块、如何处理冲突交易以及产生可信交易集三个方面进行描述。

SPECTRE协议中，当产生区块时，要指向之前所有分叉的末端区块。

下图中，左边为比特币产生区块时，当有分叉出现，新区块将选择基于其中一个产生新的区块，而SPECTRE中，将基于所有分叉末端区块产生新的区块。同时，当有新区块产生时，节点要立刻将新区块(包含基于哪些区块产生这一信息)发送给与自己相连接的节点。

仔细观察，GHOST协议中虽然有分叉，但每个区块都只基于前边某一个区块产生，而SPECTRE协议中要基于当前节点知道的所有末端区块产生下一个区块。

SPECTRE协议将矿工维持交易不冲突的要求剥除

比特币就像一本权威的账本，只要是里边记录的，就一定是真的(不考虑分叉和恶意攻击)，而SPECTRE产生的DAG就像一本不权威账本，里边的交易信息可能冲突(上边图1中两个1区块中可能包含冲突交易信息)。

该协议下，挖矿节点只负责迅速挖区块 (能够达到1秒一个区块)，而对分叉中可能包含的冲突交易在挖矿阶段并不做任何处理，将记录交易速度最大化，让DAG这种区块链有着恐怖的处理交易能力。

是时候解决挖矿不解决的冲突交易问题了，SPECTRE的思路是设计一个计算投票的算法，让诚实区块会投票给诚实的区块，后边的诚实区块会给前边的堆叠算力，从而让恶意攻击失败，其安全算力也是 51% 。

拿双花举例，下图中，X和Y区块中包含着两条冲突交易会导致双花，此时DAG中的区块会对X和Y进行投票，决定哪一个交易有效。

投票规则如下，投X的标蓝，投Y的标红，XY代表X先于Y：

根据投票结果，X中的那条交易信息有效，Y中对应的那条交易信息无效。 Yonatan Sompolinsky也对不指向前边区块以及产生区块不发给邻居节点的恶意攻击有进行分析，在投票规则中，低于50%算力的攻击者会失败。

投票听起来像是一个主动地中心化行为，实际上不是，程序根据当前DAG区块所处的状态自发完成这一区块投票计算过程，就相当于，给定一个DAG数据，输入为两条冲突信息，运行该规则算法，将得出一对冲突交易的哪一个为有效。

SPECTRE可信交易集就相当于超过当前6个区块的比特币链里组成的交易集合。区块链从数字加密货币的角度来说，就是一个账本，从账本上的交易信息中得出每个账户所拥有的货币，所以，得出确定的、不可能更改的交易信息就至关重要，SPECTRE可信交易集产生过程如下：

SPECTRE并不会对所有区块进行排序，所有区块没有一个完整的线形顺序，有的只是决定冲突信息先后的区块顺序对。

比特币中的高度代表的就是线形顺序，高度低的区块中交易信息先于高度高的区块里的信息，高度高的区块就不能包含和高度低的区块冲突的交易，而SPECTRE有大量的分叉，区块高度不能代表线形顺序，前边的区块交易信息不一定先于后边的分叉区块交易信息，交易信息的有效性要由投票算法来决定，区块投票算法很快，再加上它将所有分叉区块都包含进来，也就没有了比特币所面临的分叉风险 (等待6个区块)，交易确认时间可以达到10秒。

至此，和比特币相比，SPECTRE对应的DAG区块链有三个特点：

SPECTRE协议非常适合DAG型数字加密货币，但当它用于智能合约时，它的缺陷就出来了，智能合约需要一个严格的线性顺序，对此Yonatan Sompolinsky新设计了 PHANTOM 协议来对DAG区块形成一个线性顺序，下边将详细介绍PHANTOM协议。

SPECTRE和PHANTOM是两个完整的独立的协议，不是一个对另一个的补充。

PHANTOM的挖矿机制和SPECTRE一样，会产生同样类型的DAG，不同的是PHANTOM通过对区块连通度分析，判定区块诚实还是恶意，按照分类对区块排序，对DAG区块产生一个严格的线性顺序，通过线性顺序来判断冲突交易有效性。

DAG中，攻击者有两种攻击手段，一产生的区块不基于已知的末端区块，二不立即发布自己产生的区块，前者会让自己区块指向的区块变少，后者让其他节点产生的区块不会指向自己的区块，这两种情况都会导致这些恶意区块的与其它区块的连接度低。

诚实区块在考虑网络最大延迟下，经过一定时间一定会传遍整个网络，一定会被后边的区块所指向，诚实节点在产生新区块时也一定会指向自己所知道的末端区块。

通过对区块指出去的边和指向该区块的边进行分析，也就是区块的连通度，当考虑最大的网络延迟，连通度会有一个极限值K ，低于该值的区块可以被认定为恶意区块，在排序中要处于劣势。

接下来，进行区块诚实和恶意判定，判定分两步，第一步最重要，实现复杂也耗费时间，主要为通过对区块连通度的判定，将强连通度的区块标为蓝色视为诚实区块，弱的标为红色视为恶意区块。

第二步先对蓝色区块集排序，拓扑排序，然后对红色区块集排序。红色区块的顺序要处于弱势，例如上图中C，它处于A和I之间，那么它的顺序会排在I的前一个区块，而D、H都会排在C前。注意通过考虑最大延迟时间设定连通度的值，几乎所有正常诚实节点产生的区块都会被标记为蓝色

至此，PHANTOM协议实现了对DAG的线性排序，通过线性顺序就可以提取无冲突交易集，进而提取可信交易集，虽然耗时较长，满足智能合约的要求。

Yonatan Sompolinsky在PHANTOM协议论文结尾，提出一种将PHANTOM + SPECTRE结合起来的可能协议，没有详细展开介绍。下图是几种协议的对比：

至此，介绍了Yonatan Sompolinsky一开始从分叉导致不安全提出的GHOST，到后来将DAG引入区块链，设计了SPECTRE协议，以及为智能合约考虑的PHANTOM协议。接下来，介绍国内某社区提出的CONFLUX协议。

GHOST有主链但丢弃分叉区块；SPECTRE 没有主链，包含所有分叉，但没有线性顺序；PHANTOM 没有主链，包含分叉且有线性顺序，而CONFLUX 即有主链，又是DAG，利用主链让DAG产生线性排序，下面将从挖矿机制和区块排序两方面来说明CONFLUX协议。

CONFLUX协议定义了根源边和参考边。新区块是基于前一个主链区块产生的，新区块用根源边(实线)指向前一区块，用参考边(虚线)指向分叉的其他区块末端，如下图最后一个新区块实线指向H，虚线指向分叉末端区块K。根源边用于代表区块基于哪个区块产生，给哪个区块堆叠算力，参考边用于表示分叉的其它区块产生在该区块之前。

挖矿过程如下：

根源边只能有一条，参考边可多条(视情况而定)

以主链区块为分割点，将DAG分段，段间段内设计简单排序算法

CONFLUX协议下产生的区块链如上(图2)，接下来对其进行线性排序，排序算法如下：

通过上述排序，DAG有了一个线性顺序，上图DAG区块顺序为 Genesis, A, B, C, D, F, E, G, J, I, H, and K 。接下来对该线性顺序的区块里的交易信息进行交易排序，单一区块里可能包含的冲突交易将直接按照该区块内交易信息排列先后顺序决定。

至此，CONFLUX对DAG所有区块产生一个线性顺序，进而可以对区块内交易信息排序，产生无冲突交易集，超过一定时间的无冲突交易组成可信交易集。主链只是排序的标尺，作为分割时段的标准，CONFLUX包含所有分叉区块。

GHOST论文

Inclusive论文

SPECTRE论文

PHANTOM论文

CONFLUX论文

DAGlabs 相关讲解视频合集

详解比特币挖矿原理

可以将区块链看作一本记录所有交易的公开总帐簿（列表），比特币网络中的每个参与者都把它看作一本所有权的权威记录。

比特币没有中心机构，几乎所有的完整节点都有一份公共总帐的备份，这份总帐可以被视为认证过的记录。

至今为止，在主干区块链上，没有发生一起成功的攻击，一次都没有。

通过创造出新区块，比特币以一个确定的但不断减慢的速率被铸造出来。大约每十分钟产生一个新区块，每一个新区块都伴随着一定数量从无到有的全新比特币。每开采210,000个块，大约耗时4年，货币发行速率降低50%。

在2016年的某个时刻，在第420,000个区块被“挖掘”出来之后降低到12.5比特币/区块。在第13,230,000个区块（大概在2137年被挖出）之前，新币的发行速度会以指数形式进行64次“二等分”。到那时每区块发行比特币数量变为比特币的最小货币单位——1聪。最终，在经过1,344万个区块之后，所有的共20,999,999.9769亿聪比特币将全部发行完毕。换句话说，到2140年左右，会存在接近2,100万比特币。在那之后，新的区块不再包含比特币奖励，矿工的收益全部来自交易费。

在收到交易后，每一个节点都会在全网广播前对这些交易进行校验，并以接收时的相应顺序，为有效的新交易建立一个池（交易池）。

每一个节点在校验每一笔交易时，都需要对照一个长长的标准列表：

交易的语法和数据结构必须正确。

输入与输出列表都不能为空。

交易的字节大小是小于MAX_BLOCK_SIZE的。

每一个输出值，以及总量，必须在规定值的范围内（小于2,100万个币，大于0）。

没有哈希等于0，N等于-1的输入（coinbase交易不应当被中继）。

nLockTime是小于或等于INT_MAX的。

交易的字节大小是大于或等于100的。

交易中的签名数量应小于签名操作数量上限。

解锁脚本（Sig）只能够将数字压入栈中，并且锁定脚本（Pubkey）必须要符合isStandard的格式（该格式将会拒绝非标准交易）。

池中或位于主分支区块中的一个匹配交易必须是存在的。

对于每一个输入，如果引用的输出存在于池中任何的交易，该交易将被拒绝。

对于每一个输入，在主分支和交易池中寻找引用的输出交易。如果输出交易缺少任何一个输入，该交易将成为一个孤立的交易。如果与其匹配的交易还没有出现在池中，那么将被加入到孤立交易池中。

对于每一个输入，如果引用的输出交易是一个coinbase输出，该输入必须至少获得COINBASE_MATURITY (100)个确认。

对于每一个输入，引用的输出是必须存在的，并且没有被花费。

使用引用的输出交易获得输入值，并检查每一个输入值和总值是否在规定值的范围内（小于2100万个币，大于0）。

如果输入值的总和小于输出值的总和，交易将被中止。

如果交易费用太低以至于无法进入一个空的区块，交易将被拒绝。

每一个输入的解锁脚本必须依据相应输出的锁定脚本来验证。

以下挖矿节点取名为 A挖矿节点

挖矿节点时刻监听着传播到比特币网络的新区块。而这些新加入的区块对挖矿节点有着特殊的意义。矿工间的竞争以新区块的传播而结束，如同宣布谁是最后的赢家。对于矿工们来说，获得一个新区块意味着某个参与者赢了，而他们则输了这场竞争。然而，一轮竞争的结束也代表着下一轮竞争的开始。

验证交易后，比特币节点会将这些交易添加到自己的内存池中。内存池也称作交易池，用来暂存尚未被加入到区块的交易记录。

A节点需要为内存池中的每笔交易分配一个优先级，并选择较高优先级的交易记录来构建候选区块。

一个交易想要成为“较高优先级”，需满足的条件：优先值大于57,600,000，这个值的生成依赖于3个参数：一个比特币（即1亿聪），年龄为一天（144个区块），交易的大小为250个字节：

High Priority 100,000,000 satoshis * 144 blocks / 250 bytes = 57,600,000

区块中用来存储交易的前50K字节是保留给较高优先级交易的。节点在填充这50K字节的时候，会优先考虑这些最高优先级的交易，不管它们是否包含了矿工费。这种机制使得高优先级交易即便是零矿工费，也可以优先被处理。

然后，A挖矿节点会选出那些包含最小矿工费的交易，并按照“每千字节矿工费”进行排序，优先选择矿工费高的交易来填充剩下的区块。

如区块中仍有剩余空间，A挖矿节点可以选择那些不含矿工费的交易。有些矿工会竭尽全力将那些不含矿工费的交易整合到区块中，而其他矿工也许会选择忽略这些交易。

在区块被填满后，内存池中的剩余交易会成为下一个区块的候选交易。因为这些交易还留在内存池中，所以随着新的区块被加到链上，这些交易输入时所引用UTXO的深度（即交易“块龄”）也会随着变大。由于交易的优先值取决于它交易输入的“块龄”，所以这个交易的优先值也就随之增长了。最后，一个零矿工费交易的优先值就有可能会满足高优先级的门槛，被免费地打包进区块。

UTXO（Unspent Transaction Output） : 每笔交易都有若干交易输入，也就是资金来源，也都有若干笔交易输出，也就是资金去向。一般来说，每一笔交易都要花费（spend）一笔输入，产生一笔输出，而其所产生的输出，就是“未花费过的交易输出”，也就是 UTXO。

块龄：UTXO的“块龄”是自该UTXO被记录到区块链为止所经历过的区块数，即这个UTXO在区块链中的深度。

区块中的第一笔交易是笔特殊交易，称为创币交易或者coinbase交易。这个交易是由挖矿节点构造并用来奖励矿工们所做的贡献的。假设此时一个区块的奖励是25比特币，A挖矿的节点会创建“向A的地址支付25.1个比特币(包含矿工费0.1个比特币)”这样一个交易，把生成交易的奖励发送到自己的钱包。A挖出区块获得的奖励金额是coinbase奖励（25个全新的比特币）和区块中全部交易矿工费的总和。

A节点已经构建了一个候选区块，那么就轮到A的矿机对这个新区块进行“挖掘”，求解工作量证明算法以使这个区块有效。比特币挖矿过程使用的是SHA256哈希函数。

用最简单的术语来说，挖矿节点不断重复进行尝试，直到它找到的随机调整数使得产生的哈希值低于某个特定的目标。哈希函数的结果无法提前得知，也没有能得到一个特定哈希值的模式。举个例子，你一个人在屋里打台球，白球从A点到达B点，但是一个人推门进来看到白球在B点，却无论如何是不知道如何从A到B的。哈希函数的这个特性意味着：得到哈希值的唯一方法是不断的尝试，每次随机修改输入，直到出现适当的哈希值。

需要以下参数

• block的版本 version

• 上一个block的hash值: prev_hash

• 需要写入的交易记录的hash树的值: merkle_root

• 更新时间: ntime

• 当前难度: nbits

挖矿的过程就是找到x使得

SHA256(SHA256(version + prev_hash + merkle_root + ntime + nbits + x )) TARGET

上式的x的范围是0~2^32, TARGET可以根据当前难度求出的。

简单打个比方，想象人们不断扔一对色子以得到小于一个特定点数的游戏。第一局，目标是12。只要你不扔出两个6，你就会赢。然后下一局目标为11。玩家只能扔10或更小的点数才能赢，不过也很简单。假如几局之后目标降低为了5。现在有一半机率以上扔出来的色子加起来点数会超过5，因此无效。随着目标越来越小，要想赢的话，扔色子的次数会指数级的上升。最终当目标为2时（最小可能点数），只有一个人平均扔36次或2%扔的次数中，他才能赢。

如前所述，目标决定了难度，进而影响求解工作量证明算法所需要的时间。那么问题来了：为什么这个难度值是可调整的？由谁来调整？如何调整？

比特币的区块平均每10分钟生成一个。这就是比特币的心跳，是货币发行速率和交易达成速度的基础。不仅是在短期内，而是在几十年内它都必须要保持恒定。在此期间，计算机性能将飞速提升。此外，参与挖矿的人和计算机也会不断变化。为了能让新区块的保持10分钟一个的产生速率，挖矿的难度必须根据这些变化进行调整。事实上，难度是一个动态的参数，会定期调整以达到每10分钟一个新区块的目标。简单地说，难度被设定在，无论挖矿能力如何，新区块产生速率都保持在10分钟一个。

那么，在一个完全去中心化的网络中，这样的调整是如何做到的呢？难度的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每2,016个区块(2周产生的区块)中的所有节点都会调整难度。难度的调整公式是由最新2,016个区块的花费时长与20,160分钟（两周，即这些区块以10分钟一个速率所期望花费的时长）比较得出的。难度是根据实际时长与期望时长的比值进行相应调整的（或变难或变易）。简单来说，如果网络发现区块产生速率比10分钟要快时会增加难度。如果发现比10分钟慢时则降低难度。

为了防止难度的变化过快，每个周期的调整幅度必须小于一个因子（值为4）。如果要调整的幅度大于4倍，则按4倍调整。由于在下一个2,016区块的周期不平衡的情况会继续存在，所以进一步的难度调整会在下一周期进行。因此平衡哈希计算能力和难度的巨大差异有可能需要花费几个2,016区块周期才会完成。

举个例子，当前A节点在挖277,316个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第277,316个区块(父区块为277,315)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。

比特币共识机制的第三步是通过网络中的每个节点独立校验每个新区块。当新区块在网络中传播时，每一个节点在将它转发到其节点之前，会进行一系列的测试去验证它。这确保了只有有效的区块会在网络中传播。

每一个节点对每一个新区块的独立校验，确保了矿工无法欺诈。在前面的章节中，我们看到了矿工们如何去记录一笔交易，以获得在此区块中创造的新比特币和交易费。为什么矿工不为他们自己记录一笔交易去获得数以千计的比特币？这是因为每一个节点根据相同的规则对区块进行校验。一个无效的coinbase交易将使整个区块无效，这将导致该区块被拒绝，因此，该交易就不会成为总账的一部分。

比特币去中心化的共识机制的最后一步是将区块集合至有最大工作量证明的链中。一旦一个节点验证了一个新的区块，它将尝试将新的区块连接到到现存的区块链，将它们组装起来。

节点维护三种区块：

· 第一种是连接到主链上的，

· 第二种是从主链上产生分支的（备用链），

· 第三种是在已知链中没有找到已知父区块的。

有时候，新区块所延长的区块链并不是主链，这一点我们将在下面“ 区块链分叉”中看到。

如果节点收到了一个有效的区块，而在现有的区块链中却未找到它的父区块，那么这个区块被认为是“孤块”。孤块会被保存在孤块池中，直到它们的父区块被节点收到。一旦收到了父区块并且将其连接到现有区块链上，节点就会将孤块从孤块池中取出，并且连接到它的父区块，让它作为区块链的一部分。当两个区块在很短的时间间隔内被挖出来，节点有可能会以相反的顺序接收到它们，这个时候孤块现象就会出现。

选择了最大难度的区块链后，所有的节点最终在全网范围内达成共识。随着更多的工作量证明被添加到链中，链的暂时性差异最终会得到解决。挖矿节点通过“投票”来选择它们想要延长的区块链，当它们挖出一个新块并且延长了一个链，新块本身就代表它们的投票。

因为区块链是去中心化的数据结构，所以不同副本之间不能总是保持一致。区块有可能在不同时间到达不同节点，导致节点有不同的区块链视角。解决的办法是，每一个节点总是选择并尝试延长代表累计了最大工作量证明的区块链，也就是最长的或最大累计难度的链。

当有两个候选区块同时想要延长最长区块链时，分叉事件就会发生。正常情况下，分叉发生在两名矿工在较短的时间内，各自都算得了工作量证明解的时候。两个矿工在各自的候选区块一发现解，便立即传播自己的“获胜”区块到网络中，先是传播给邻近的节点而后传播到整个网络。每个收到有效区块的节点都会将其并入并延长区块链。如果该节点在随后又收到了另一个候选区块，而这个区块又拥有同样父区块，那么节点会将这个区块连接到候选链上。其结果是，一些节点收到了一个候选区块，而另一些节点收到了另一个候选区块，这时两个不同版本的区块链就出现了。

分叉之前

分叉开始

我们看到两个矿工几乎同时挖到了两个不同的区块。为了便于跟踪这个分叉事件，我们设定有一个被标记为红色的、来自加拿大的区块，还有一个被标记为绿色的、来自澳大利亚的区块。

假设有这样一种情况，一个在加拿大的矿工发现了“红色”区块的工作量证明解，在“蓝色”的父区块上延长了块链。几乎同一时刻，一个澳大利亚的矿工找到了“绿色”区块的解，也延长了“蓝色”区块。那么现在我们就有了两个区块：一个是源于加拿大的“红色”区块；另一个是源于澳大利亚的“绿色”。这两个区块都是有效的，均包含有效的工作量证明解并延长同一个父区块。这个两个区块可能包含了几乎相同的交易，只是在交易的排序上有些许不同。

比特币网络中邻近（网络拓扑上的邻近，而非地理上的）加拿大的节点会首先收到“红色”区块，并建立一个最大累计难度的区块，“红色”区块为这个链的最后一个区块（蓝色-红色），同时忽略晚一些到达的“绿色”区块。相比之下，离澳大利亚更近的节点会判定“绿色”区块胜出，并以它为最后一个区块来延长区块链（蓝色-绿色），忽略晚几秒到达的“红色”区块。那些首先收到“红色”区块的节点，会即刻以这个区块为父区块来产生新的候选区块，并尝试寻找这个候选区块的工作量证明解。同样地，接受“绿色”区块的节点会以这个区块为链的顶点开始生成新块，延长这个链。

分叉问题几乎总是在一个区块内就被解决了。网络中的一部分算力专注于“红色”区块为父区块，在其之上建立新的区块；另一部分算力则专注在“绿色”区块上。即便算力在这两个阵营中平均分配，也总有一个阵营抢在另一个阵营前发现工作量证明解并将其传播出去。在这个例子中我们可以打个比方，假如工作在“绿色”区块上的矿工找到了一个“粉色”区块延长了区块链(蓝色-绿色-粉色)，他们会立刻传播这个新区块，整个网络会都会认为这个区块是有效的，如上图所示。

所有在上一轮选择“绿色”区块为胜出者的节点会直接将这条链延长一个区块。然而，那些选择“红色”区块为胜出者的节点现在会看到两个链： “蓝色-绿色-粉色”和“蓝色-红色”。如上图所示，这些节点会根据结果将 “蓝色-绿色-粉色” 这条链设置为主链，将 “蓝色-红色” 这条链设置为备用链。这些节点接纳了新的更长的链，被迫改变了原有对区块链的观点，这就叫做链的重新共识。因为“红”区块做为父区块已经不在最长链上，导致了他们的候选区块已经成为了“孤块”，所以现在任何原本想要在“蓝色-红色”链上延长区块链的矿工都会停下来。全网将 “蓝色-绿色-粉色” 这条链识别为主链，“粉色”区块为这条链的最后一个区块。全部矿工立刻将他们产生的候选区块的父区块切换为“粉色”，来延长“蓝色-绿色-粉色”这条链。

从理论上来说，两个区块的分叉是有可能的，这种情况发生在因先前分叉而相互对立起来的矿工，又几乎同时发现了两个不同区块的解。然而，这种情况发生的几率是很低的。单区块分叉每周都会发生，而双块分叉则非常罕见。

比特币将区块间隔设计为10分钟，是在更快速的交易确认和更低的分叉概率间作出的妥协。更短的区块产生间隔会让交易清算更快地完成，也会导致更加频繁地区块链分叉。与之相对地，更长的间隔会减少分叉数量，却会导致更长的清算时间。

区块链指的是什么？

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。

区块链的实质很简单：它是一个由人来制定协议规则，由分布式网络的各个节点来执行规则，共同维护网络状态的一个档案库。

与传统的账本相比，区块链有更神奇的地方，账本上的交易能够自动地验证，账本的状态能够自动地确认，形成共识。账页上的交易都能够向前追溯，提供透明性和可审计性。

区块链技术的基本特点

1、分布式数据库

区块链上的每一方都可以访问整个数据库及其完整的历史记录。没有单一方控制数据或信息。每一方都可以直接验证其交易合作伙伴的记录，而无需中间人。

2、对等传输

通信直接在对等体之间发生，而不是通过中心节点。每个节点存储并转发信息到所有其他节点。

3、透明的匿名性

任何有权访问系统的用户都可以看到每个事务及其关联值。区块链上的每个节点或用户都有一个唯一的30以上的字母、数字组成的地址，用于标识自身。

4、记录的不可逆性

一旦在数据库中输入事务并更新了帐户，则不能更改记录，因为它们链接到它们之前的每个交易记录。

节点大样图中的红色围起来的标注是什么

是设计人员考虑的数据。

节点大样图是指零件或节点的大样图。某些形状特殊、开孔或连接较复杂的零件或节点，在整体图中不便表达清楚时，可移出另画大样图。

节点是指区块链网络中的计算机，包括手机、矿机、台式机和服务器等等。

区块链是什么？如何简单易懂地介绍区块链？

很多人不知道区块链是什么，这边给大家详细的介绍一下，区块链就是颠覆旧模式的新技术，就像人们容易忽视看不见却不可或缺的氧气一样，人们往往忽视了市场经济中至关重要的东西，那就是信任。没有信任，任何交易都无法成立。

此外不同的种族、民族、文化、宗教信仰等，会形成信任鸿沟。由于陌生人之间缺乏相互理解和必要的信任，交易很难发生。市场经济在陌生人中大量出现。市场经济的产生和发展在于一种新机制的诞生，它解决了陌生人之间的信任问题。

解决信任问题最重要的机制是“信任中介”制度和模式，你和陌生人信任的第三方是信托中介，政府是信托中介，银行是信托中介。在当今的地球村时代和互联网时代，你把商品卖给永远不会见面、千里之外的陌生人。没有信任中介的保证，交易就更不可能了。在互联网时代，区块链技术开始发挥作用。

如果区块链技术将来被广泛应用，你就不用去银行证明你的收入和资产，不用去警察局证明你是否结婚，不用去要求公司的人员证明你的雇佣关系，不用去敲无尽的红色公章和看各种丑陋的面孔...所有这些都记录在不变的区块链。当你需要和授权的时候，似乎全世界都可以做你的见证。

区块链的概念最早是在2008年由比特币创始人中本聪撰写的论文中提出的，区块链可以理解为一种公共会计的技术方案，所有数据都将公开透明，不需要中央服务器作为信任中介，从而在技术层面上保证信息的真实性、不变性和可信度，数据的不变性非常重要。

由于区块链具有大规模扩展、数据公开透明的技术特点，并且由于每个客户端的数据都是一致的，即使部分客户端被破坏，也不会影响数据安全的可靠性，尤其是可以有效解决陌生人之间的信任问题，因此这项技术可以扩展到所有可以数字化的领域，如数字货币、支付清算、数字票据、权益证明、征信、政务服务、病历等，如果区块链技术发达了，未来将与大家息息相关。