区块链-区块链分叉

当一个节点被验证后就会被广播至其余节点，其余节点对其验证，若是有效就将连接到链上。

每一个节点维护的不止一个链，一个是主链，还有一个是备用链（从主链上产生的分支）。 任什么时候候，主链都是累计了最多难度的区块链。

在通常状况下，主链也是包含最多区块的那个链，除非有两个等长的链而且其中一个有更多的工做量证实。主链也会有一些分支，这些分支中的区块与主链上的区块互为“兄弟”区块。

这些区块是有效的，但不是主链的一部分。 保留这些分支的目的是若是在将来的某个时刻它们中的一个延长了并在难度值上超过了主链，那么后续的区块就会引用它们。

当节点接收到新区块，它会尝试将这个区块插入到现有区块链中。节点会看一下这个区块的“previousblockhash”字 段，这个字段是该区块对其父区块的引用。同时，新的节点将尝试在已存在的区块链中找出这个父区块。大多数状况 下，父区块是主块链的“顶点”，这就意味着这个新的区块延长了主链。 

有时候，新区块所延长的区块链并非主链，在这种状况下，节点将新的区块添加到备用链，同时比较备用链与主链的难度。若是备用链比主链积累了更多的难度，节点将收敛于备用链，意味着节点将选择备用链做为其新的主链，而以前那个老的主链则成为了备用链。若是节点是一个矿工，它将开始构造新的区块，来延长这个更新更长的区块链。

若是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。一旦收到了父区块而且将其链接到现有区块链上，节点就会将孤块从孤块池中取出，而且链接到它的父区块，让它做为区块链的一部分。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，全部的节点最终在全网范围内达成共识。随着更多的工做量证实被添加到链中，链的暂时性差别最终会获得解决。挖矿节点经过“投票”来选择它们想要延长的区块链，当它们挖出一个新块而且延长了一个链， 新块自己就表明它们的投票。

区块链分叉

由于区块链是去中心化的数据结构，因此不一样副本之间不能老是保持一致。区块有可能在不一样时间到达不一样节点，致使节点有不一样的区块链全貌。

解决的办法是， 每个节点老是选择并尝试延长表明累计了最大工做量证实的区块链，也就是最长的或最大累计工做的链（greatestcumulativeworkchain）。节点经过累加链上的每一个区块的工做量，获得创建这个链所要付出的工做量证实的总量。只要全部的节点选择最长累计工做的区块链，整个比特币网络最终会收敛到一致的状态。 分叉即在不一样区块链间发生的临时差别，当更多的区块添加到了某个分叉中，这个问题便会迎刃而解。

因为全球网络中的传输延迟，本次描述的区块链分叉自动会发生。

该图是比特币网络的简化表示。 为了便于描述，不一样的区块被显示为不一样的形状 （星形，三角形，倒置三角形，菱形），遍及网络。 网络中的每一个圆表示一个节点。

每一个节点都有本身的全局区块链视图。 当每一个节点从其邻居接收区块时，它会更新其本身的区块链副本，选择最大累积工做链。 为便于描述，每一个节点包含一个图形形状，表示它相信的区块处于主链的顶端。所以，若是在节点里面看到星形， 那就意味着该节点认为星形区块处于主链的顶端。

网络有一个统一的区块链视角，以星形区块为主链的 “顶点”。

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。正常状况下，分叉发生在两名矿工在较短的时间内，各自都算得了工做量证实解的时候。

两个矿工在各自的候选区块一发现解，便当即传播本身的“获胜”区块到网络中， 先是传播给邻近的节点然后传播到整个网络。每一个收到有效区块的节点都会将其 并入并延长区块链。若是该节点在随后又收到了另外一个候选区块，而这个区块又拥有一样父区块，那么节点会将这个区块链接到候选链上。

其结果是，一些节点收到了一个候选区块，而另外一些节点收到了另外一个候选区块，这时两个不一样版本的区块链就出现了。下图中咱们看到两个矿工（NodeX 和 NodeY）几乎同时挖到了两个不一样的区块。这两个区块是顶点区块——星形区块的子区块，能够延长这个区块链。为了方便查看，咱们把节点X产生的区块标记为三角形，把节点Y生产的区块标记为倒三角形。

例如，咱们假设矿工节点X找到扩展区块链工做量证实的解，即三角形区块， 构建在星形父区块的顶端。与此同时，一样进行星形区块扩展的节点Y也找到了扩展区块链工做量证实的解，即倒三角形区块做为候选区块。

如今有两个可能的块，节点X的三角形区块和节点Y的倒三角形区块，这两个区块都是有效的，均包含有效的工做量证实解并延长同一 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一样。

当两个区块开始在网络传播时，一些节点首先接收到三角形区块，另一些节点首先接收倒三角形区块。以下图所示，比特币网络上的节点对于区块链的顶点产生了分歧，一派以三角形区块为顶点，而另外一派以倒三角形区块为顶点。

 在图中，假设节点X首先接收到三角形块，并用它扩展星形链。节点X选择三角形区块为主链。以后，节点X也收到倒三角区块。因为是第二次收到，所以它断定这个倒三角形区块是竞争失败的产物，认为是无效区块。

然而，倒三角形的区块不会被丢弃。它被连接到星形链的父区块，并造成备用链。虽然节点X认为本身已经正确选择了获胜链，可是它还会保存“丢失”链，使得“丢失”链若是可能最终“获胜”，它还具备从新打包的所需的信息。

在网络的另外一端，节点Y根据本身的视角构建一个区块链。首先得到倒三角形区块，并选择这条链做为“赢家”。当它稍后收到三角形区块时， 它也将三角形区块链接到星形链的父区块做为备用链。

双方都是“正确的”或“不正确的”。二者都是本身关于区块链的有效立场。只有过后，才能理解这两个竞争链如何经过额外的工做获得延伸。

节点X阵营的其余节点将当即开始挖掘候选区块，以“三角形”做为扩展区块链的顶端。经过将三角形做为候选区块的父区块，它们用本身的哈希算力进行投票。 它们的投票标明支持本身选择的链为主链。

一样，节点Y阵营的其余节点，将开始构建一个以倒三角形做为其父节点的候选节点，扩展它们认为是主链的链。比赛再次开始。分叉问题几乎老是在一个区块内就被解决了。

网络中的一部分算力专一于“三角形”区块为父区块，在其之上创建新的区块；另外一部分算力则专一在“倒三角形”区块上。即使算力在这两个阵营中平均分配，也总有一个阵营抢在另外一个阵营前发现工做量证实解并将其传播出去。

在这个例子中咱们能够打个比方，假如工做在“三角形”区块上的矿工找到 了一个“菱形”区块延长了区块链(星形-三角形-菱形)，他们会马上传播这个新区块，整个网络会都会认为这个区块是有效的，以下图所示。

 选择“三角形”做为上一轮中胜出者的全部节点将简单地将区块链扩展一个块。 然而，选择“倒三角”的节点如今将看到两个链：星形-三角形-菱形和星型-到三角形。星形-三角形-菱形这条链如今比其余链条更长（更多累积的工做）。

所以，这些节点将星形-三角形-菱形设置为主链，并将星型-倒三角形链变为备用链，如图所示。

这是一个链的从新共识，由于这些节点被迫修改他们对块链的立场，把本身归入更长的链。任何从事延伸星形-倒三角形的矿工如今都 将中止这项工做，由于他们的候选人是“孤儿”，由于他们的父母“倒三角形”再也不是最长的连锁。

“倒三角形”内的交易从新插入到内存池中用来包含在下一个块中，由于它们所在的块再也不位于主链中。整个网络从新回到单一链状态，星形三角形-菱形，“菱形”成为链中的最后一个块。全部矿工当即开始研究以“菱形”为父区块的候选块，以扩展这条星形-三角形-菱形链。

从理论上来讲，两个区块的分叉是有可能的，这种状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一样区块的解。然而，这种状况发生的概率是很低的。单区块分叉每周都会发生，而双块分叉则很是罕见。

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几率间做出的妥协。 更短的区块产生间隔会让交 易清算更快地完成，也会致使更加频繁地区块链分叉。与之相对地，更长的间隔会减小分叉数量，却会致使更长的清算时间。