比特币区块链研究

账簿纸发出时，如果后面有其他群发的账簿纸，而上一页的账簿纸的编号是之前发出的账簿纸，可以考虑你的工作得到了其他团体的认可。 .

即A第一次优化计算出块，自己第一次加入账本。之后在全网广播并被其他节点复制。验证后也会加入到自己的账本中。当 A 下一次收到其他节点的验证信息时，发现它之前的账本的编号是它之前发出的账本，那么就说明其他节点已经根据区块工作了A之前。

2.8个最长链选择

最长链是指积累难度最大的区块链。一般来说，包含最多区块的链称为主链。

每个挖矿节点总是选择并尝试扩展主链。

2.81 分叉（超过一个矿工算作工作量证明解决方案）

当两个矿工几乎同时计算工作量证明解决方案时，他们会立即将他们的获胜区块传播到网络，首先传播到相邻节点，然后传播到整个网络。每个收到有效区块的节点都会合并并扩展区块链，即将其计入自己的账本中。

这两个区块传播的时候，有的节点先收到#3458A，有的节点先收到#3458B，而且两个候选区块（通常这两个候选区块会包含几乎相同的交易）都是主链的延伸，并且会发生分叉。此时分叉了两条竞争链，如图：

收到两个区块的节点会继续使用工作量较大的一个作为主链，将另一个保存为备用链（保存是因为备用链将来可能会超过主链的难度，这称为新主链）。

2.82分叉分辨率

收到#3458A的（挖矿）节点会立即将此块作为父块生成新的候选块，并尝试为该候选块寻找工作量证明解决方案。同样，接受区块#3458B 的节点将开始生成以该区块为链的顶点的新区块，从而扩展该链（以下简称 B 链）。 （即两个分叉块都作为工作量证明解决方案，供下一个节点寻找候选块）

这个时候，总会有一方先找到工作量证明的解决方案，然后传播出去。假设先求解以#3458B为父块的工作量证明，如图：

当原来以#3458A为父块解出的节点收到#3458B、#3459B时，会立即以B​​链为主链（因为以#3458A为顶点的链不再是最长链) 并继续挖掘我的。

节点也可以先接收#3459B，再接收#3458B。当收到#3459B时，会被认为是一个“孤块”（因为还没有找到#3459B的父块#3458B）并存储在孤块池中，一旦收到父块#3458B，节点将从孤块池中取出孤块并将其连接到其父块，使其成为区块链的一部分。

比特币的出块间隔设计为 10 分钟，这是更快的交易确认和更低的分叉概率之间的折衷。更短的区块生成间隔将导致更快的交易确认和更频繁的链分叉。相反，较长的时间间隔会减少分叉的数量，但会导致更长的确认时间。

三、比特币网络

比特币使用基于互联网的点对点（P2P：peer-to-peer）分布式网络架构。

比特币网络可以被认为是按照比特币 P2P 协议运行的节点集合。

3.1 个中心化网络

这是典型的星型（“中心化”）结构。我们通常在 B/S 和 C/S 网络架构中看到这种模型。 C1、C2、C3等之间没有直接连接，C节点若要连接，必须通过中心化的S节点作为桥梁。

集中节点充当服务提供者和中介。例如，我们不能直接将资金从一个人转移到另一个人比特币交易是查网络IP吗，而必须通过银行的中介。

3.2 P2P 网络

P2P网络是指同一网络中的每一台计算机都是对等的，每个节点共同提供网络服务，没有“特殊”的节点，每个网络节点都以扁平的拓扑结构相互连接。

与中心化网络相比，P2P网络中没有服务器或中心化服务。

P2P 网络的节点是交互连接和协调的。每个节点在对外提供服务的同时，也使用网络中其他节点提供的服务。每个节点既是服务器又是客户端。

除了应用于比特币网络的P2P网络模型外，广泛使用的BT下载也是基于P2P网络。

P2P 网络不仅消除了中心化带来的风险（中心化可能作恶），而且提高了传输效率。 （中心化网络也可以有优势）

3.3 个发现节点

由于每个网络节点都是平等的（也就是说节点在网络层面是平等的，但是每个节点在功能上可以有不同的分工，比如钱包节点、挖矿节点等），所以有没有“特殊”的中心节点，那么当一个新的网络节点启动时，它如何与其他节点建立连接加入比特币网络？

在中心化网络中，新添加的节点只要连接到一个“特殊”的中心节点，就可以加入网络。

为了能够加入比特币网络，比特币客户端会做几件事：

1、节点会记住它最近成功连接的网络节点，并且在重新启动时可以快速重新连接到之前的对等网络。

2、节点会在失去现有连接时尝试发现新节点。

3、当一个或多个连接建立时，一个节点会向它的邻居发送一条包含它自己的 IP 地址的消息。然后相邻节点依次将消息转发给各自的相邻节点，从而保证节点信息被多个节点接收，保证连接更稳定。

4、一个新连接的节点可以向它的邻居发送一个 get-address getaddr 消息，要求他们返回一个已知对等点的 IP 地址列表。节点可以找到要连接的对等点。

5、节点启动时，可以为节点指定一个活动节点IP。如果没有，客户端还会维护一个长期稳定运行的节点列表。这样的节点也称为种子节点（其实和BT下载的种子文件一样），可以通过种子节点快速发现网络中的其他节点。

3.4 节点通信

比特币节点通常使用TCP协议，使用8333端口与相邻节点建立连接。在建立连接时，还会有一个鉴权“握手”通信过程比特币交易是查网络IP吗，确定协议版本、软件版本、节点IP、区块高度。等等。

当一个节点连接到相邻节点，然后开始与相邻节点同步区块链数据（轻量级钱包应用实际上并没有同步所有区块数据），节点会交换一个getblocks消息，其中包含哈希本地区块链顶部的价值。如果一个节点识别出它接收到的哈希值不属于顶部块，而是属于一个不是顶部块的旧块，则称其自己的本地区块链比其他节点的区块链更强大。 long，并告诉其他节点该区块需要补充，其他节点发送getdata消息请求区块，验证后更新到本地区块链。

四、区块链与比特币的本质

区块链：就是将数据块按时间顺序关联成一条链，在全网产生永久的、不可逆的修改、公开透明的记录。

4.1为什么比特币不可逆，全网公开透明

4.1.1因为比特币是基于时间流逝的记录，所以时间（注意是目前）是无法逆转的，所以比特币的交易记录是不可逆的。同时，比特币是复式账本，前十分钟交易记录的哈希值记录在下一个十分钟区块中。因此，任何对之前交易记录的修改都会导致所有后续交易记录发生变化。 其次，每一笔交易都是全网公示的，大家可以看到“从地址A到地址B发生了100比特币的交易”，并验证这笔交易没有重复支付，只能处理合法交易。它被包含在区块中，以后所有人都可以查看它，因此整个网络是公开透明的。即只要有区块修改，就会导致全网广播，全网开放验证。

4.1.2 算力分散且庞大。如果要修改交易记录，只有算力超过全网的51%才能达到算力。而这几乎是不可能的。即只能通过控制51%的节点来完成。因为比特币网络节点遍布全球，想要控制51%的算力几乎是不可能的。

4.1.3 交易记录存储是去中心化的。每十分钟产生一个区块，这个记账权可能被世界任何地方的人攫取，因此交易记录可能存储在世界各地，而不是中央机构。