比特幣如何達成共識 - 最長鏈的選擇

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比特幣沒有中心機構，幾乎全部的完整節點都有一份公共總賬本，那麼你們如何達成共識：確認哪一份纔是公認權威的總帳本呢？

爲何要遵照協議

這實際上是一個經濟問題，在經濟活動中的每一個人都是自私自利的，追求的是利益的最大化，一個節點工做量只有在其餘的節點認同其是有效的（打包的新區塊，其餘的節點只有驗證經過纔會加入到區塊鏈中，並在網絡上傳播），纔可以過得收益， 而只有遵照規則纔會獲得其餘的節點認同。 所以，基於逐利，節點就會自發的遵照協議。共識就是數以萬計的獨立節點遵照了簡單的規則（經過異步交互）自發造成的。

共識：共同遵照的協議規範

去中心化共識

在工做量證實一篇，咱們瞭解經過工做量證實來競爭記帳，權威的總賬本是怎麼達到共識的，沒有徹底說清楚，今天補上， 實際上，比特幣的共識由全部節點的4個獨立過程相互做用而產生：

1. 每一個節點（挖礦節點）依據標準對每一個交易進行獨立驗證
2. 挖礦節點經過完成工做量證實，將交易記錄獨立打包進新區塊
3. 每一個節點獨立的對新區塊進行校驗並組裝進區塊鏈
4. 每一個節點對區塊鏈進行獨立選擇，在工做量證實機制下選擇累計工做量最大的區塊鏈

共識最終目的是保證比特幣不停的在工做量最大的區塊鏈上運轉，工做量最大的區塊鏈就是權威的公共總賬本。

第1 2 3步在比特幣如何挖礦-工做量證實一篇有提到過，下面着重講第4步。

最長鏈的選擇

先來一個定義，把累計了最多難度的區塊鏈。在通常狀況下，也是包含最多區塊的那個鏈稱爲主鏈 每個（挖礦）節點老是選擇並嘗試延長主鏈。

分叉

當有兩名礦工在幾乎在相同的時間內，各自都算得了工做量證實解，便當即傳播本身的「獲勝」區塊到網絡中，先是傳播給鄰近的節點然後傳播到整個網絡。每一個收到有效區塊的節點都會將其併入並延長區塊鏈。 當這個兩個區塊傳播時，一些節點首先收到#3458A, 一些節點首先收到#3458B，這兩個候選區塊（一般這兩個候選區塊會包含幾乎相同的交易）都是主鏈的延伸，分叉就會產生，這時分叉出有競爭關係的兩條鏈，如圖： 兩個塊都收到的節點，會把其中有更多工做量的一條會繼續做爲主鏈，另外一條做爲備用鏈保存（保存是由於備用鏈未來可能會超過主鏈難度稱爲新主鏈）。

分叉解決

收到#3458A的（挖礦）節點，會馬上以這個區塊爲父區塊來產生新的候選區塊，並嘗試尋找這個候選區塊的工做量證實解。一樣地，接受#3458B區塊的節點會以這個區塊爲鏈的頂點開始生成新塊，延長這個鏈（下面稱爲B鏈）。 這時總會有一方搶先發現工做量證實解並將其傳播出去，假設以#3458B爲父區塊的工做量證實首先解出，如圖：

當本來以#3458A爲父區塊求解的節點在收到#3458B, #3459B以後，會馬上將B鏈做爲主鏈（由於#3458A爲頂點的鏈已經不是最長鏈了）繼續挖礦。

節點也有可能先收到#3459B，再收到#3458B，收到#3459B時，會被認爲是「孤塊「（由於還找不到#3459B的父塊#3458B）保存在孤塊池中，一旦收到父塊#3458B時，節點就會將孤塊從孤塊池中取出，而且鏈接到它的父區塊，讓它做爲區塊鏈的一部分。

比特幣將區塊間隔設計爲10分鐘，是在更快速的交易確認和更低的分叉機率間做出的妥協。更短的區塊產生間隔會讓交易確認更快地完成，也會致使更加頻繁地區塊鏈分叉。與之相對地，長的間隔會減小分叉數量，卻會致使更長的確認時間。 ☛ 深刻淺出區塊鏈 - 系統學習區塊鏈，打造最好的區塊鏈技術博客。

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