比特币网络如何运作？

以往情况回顾

首先范范帮大家梳理思路。 我们已经说过，数字签名可以证明你的钱是你的。 这样就解决了确权问题，但是还有一个双重支付的问题亟待解决。

于是中本聪提出了一种利用P2P网络进行双重支付的解决方案，即在全网使用一个公共账本。 同时，这个账本需要一个系统，能够保证每个参与者都收到同一个账本，这使得所有的交易都在全网公开和确认。

注意在这样的账本系统中有两个重要的部分——时间戳服务和工作量证明。其中时间戳服务

保证支付顺序，形成交易链； 工作量证明的引入让矿工投入算力来争夺打包交易的机会，诚实记录，如果要修改一个区块上的交易，需要重新计算从这个区块开始的所有交易，并且有超过51个占全网算力的百分比赢... 妈妈再也不用担心有人攻击修改账本了。

整个比特币网络是如何运作的？

说了这么多，想必大家对整个网络的运行情况有了一个大概的了解。

首先，新的交易将被广播到每个节点。 你可以简单地将这些节点理解为连接到互联网的计算机或服务器。 然后每个节点将新的交易收集到区块中，这就是我们之前提到的时间戳服务所做的。 接下来，每个节点都需要为自己的区块找到工作量证明，这通常是比较困难的，但是只要足够幸运，足够有本事，找到包含多个0的哈希值就完成任务了，一个区块就可以了生成，然后这个块就可以广播给所有节点了~

那么作为另一个节点，我会同意你生成的区块A的有效性吗？ 当然，它是有条件的，当且仅当包含在区块中的所有交易都是有效的并且没有被重复支付。

最后，既然我接受了你生成的区块A，那我应该怎么表达呢？ 我将使用区块 A 作为我的底层链继续工作，在现有区块上扩展 A（表示我接受 A），并使用前一个区块的哈希值作为我的新区块。 前一个区块的哈希值（有点迷惑，我们之前说过每个区块都包含前一个区块在打包前的哈希值）。

这些步骤完成后，一组交易以全网广播的形式被打包成一个全网认可的区块，并串在之前形成的链上，即被打上时间戳。

现在整个网络的运行机制不是一下子就清楚了吗？

节点如何完成工作量证明？

如上所述，每个节点将接收到的交易信息打包成一个块。 我们称这个新区块为预备区块，或者候选区块，因为它还没有完成工作量证明，还不能成为区块。 官方块。 要使其成为正式的区块，节点需要在区块中加入一个nonce值（即随机数1、2、3……），然后对整个区块进行SHA256哈希处理。 如果得到的哈希值前缀有N个0，比如8个0，这种情况极为罕见，纯属巧合，那么工作量证明就完成了。 如果没有8个0，则改变nonce值，然后对整个区块进行Re-hash。 如果hash值的前缀没有8个0，我们就继续修改nonce值，一遍又一遍的重复机械工作。

根据几率，您很可能会尝试 42 亿次哈希来找到合适的随机数值。 我们知道只要哈希函数的内容稍有变化，哈希值就会完全不同。 我们候选块中打包的交易内容是不能随便改的。 为了改变区块的哈希值，我们可以改变 Only the nonce value is available。

到目前为止，你已经感受到了，对吧？ 这种寻找合适的nonce值生成符合一定规则的哈希值的过程称为挖矿。 因为比特币自2009年诞生以来一直采用工作量证明比特币28技巧，所以后来出现了这种使用特殊芯片进行哈希运算的机器——矿机。

专业的矿机拥有巨大的算力，很多矿机已经成为比特币挖矿的主流，但这也带来了一个问题——算力过大。 由于矿机投资门槛高，普通人参与难度较大。 后来诞生的以太坊ETH就是考虑到这个问题而设计的。 它设计的工作量证明算法使得专业芯片无法占便宜，用普通电脑和显卡参与挖矿成为可能。 这种设计让普通人也能参与，减少算力过度集中的问题。

以太坊自2015年诞生以来一直采用工作量证明，后来尝试将其转化为权益证明，即谁持有的币多，谁就有权验证交易和打包交易，可以减少挖矿。 矿山造成的能源浪费。 可以讨论它的优点和缺点。

传说中的叉子终于来了！

通过以上我们知道，节点通常会将最长的链视为正确的链，并不断努力延长这条链。

现在，问题来了。 如果两个节点几乎同时广播不同版本的新区块怎么办？ 一些节点首先接收其中一个块，而另一些节点接收另一个块。 如何处理这种情况？

他们将处理他们收到的第一个块，即处理他们收到的第一个块并扩展它。 但是另一个block还是会保留，万一后一个block赢了怎么办？

正所谓一山难容二虎，这样的僵局何时才能结束？ ——当下一个工作量证明被发现时，其中一条链会变得更长，工作在另一条链上的节点将切换到更长的链上。

这里，Save the other branch (keep another chain)，就是通常所说的“分叉”。 比特币的区块链链在不断地分叉、放弃、分叉、合并。 最终比特币28技巧，最长的链就是系统认可的区块链。 就像蛇游戏一样，谁笑的时间最长，谁就笑到最后。

在这里想问大家一个问题，你们觉得广播一个新的交易需要到达所有节点吗？

答案竟然是：NO！ 只要有多个节点暴露出来，很快就会被整合成一个区块。

部分节点收不到怎么办？ 广播也可以接受丢失的消息。 如果一个节点没有收到一个块，它会在收到下一个块时发现自己缺少一个块。

这时，它会自己提出下载区块的请求。

通过今天的解读，我们知道挖矿其实就是不断迭代nonce值，让一个hash值的前几位变成0的过程。仔细一想，你是不是和我一样觉得比特币的设计原理不太好学习？ 难懂？ 有什么问题可以在下方留言，明天早上8点28分见。

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