比特币？看这篇文章就够了（下）：记录就是价值

在前面两篇文章中，白皮哥已经为大家整理好了：

事实上，前两篇文章主要关注的是碎片化的知识。 很多小伙伴看了之后觉得基本看懂了。 哦，是这样，但是那又怎样呢？ 矿工、钱包、全节点客户端如何在比特币系统中发挥作用？ 椭圆曲线算法和哈希函数在比特币的运行中是如何运作的？

1.进入网络（以核心客户端为例，其他类型节点类似）

A听说比特币挖矿很贵，就买了一台笔记本电脑准备挖矿，下载了比特币核心客户端准备挖矿。 还记得这张照片吗？

他按照说明启动了比特币核心程序。 这时，A的笔记本电脑进入了比特币网络，成为了一个节点。 此时，节点A开始在网络中寻找另一个比特币节点（通过网络路由），很快，它找到了一个节点B，并且bitcoin core的版本是兼容的。 A让比他在网络方面更有经验的B介绍他所连接的节点的地址。 这样，通过层层推介，A知道了很多节点，当A有消息要广播时，就会告诉它知道的节点。 但是A不喜新厌旧。 它会记住第一个连接的节点B，当A重启时，它会直接去B，这样就可以完成网络关系的获取。

因为比特币网络中的节点随时都会退出，网络中的每个节点都必须接受这个事实，所以在没有消息广播的时候，A也会定时给其他节点发信。 如果一个节点在90分钟内没有响应，A就会认为自己挂了，然后寻找新的节点来维持连接的节点数。 当然，网络中随时都会有新人加入，A也会将自己的通讯录介绍给找到它的新节点，帮助新节点启动。

这样比特币大事件比特币大事件，比特币网络中的节点同时连接到多个节点，形成一个网络结构。 任何节点的退出和进入都不会影响整个比特币网络的稳定性。 意义请参考这篇文章：区块链是劳动人民对银行家的宣战。

找到朋友后，A作为比特币核心客户端，属于全节点客户端的一种，需要构建完整的区块链，但之前从网上下载的客户端软件只有第一个区块（创世区块）。 块），因此 A 需要同步链上所有后续块。 事实上，当任何两个节点相遇时，它们都会相互比较各自的区块链长度（区块高度）。

由于A只有一个区块，肯定不如这些网络老手，所以B会将自己的前500个区块的hash发送给A，A验证后将hash发送给A（见下图区块结构） . 所有连接的节点请求块内容，并逐块构建整个区块链，直到赶上最新的块。 在构建区块链时，A 是一个真正的全节点客户端。 当然，如果A下线了，再次上线时还是要像上面说的那样“补课”。

2. 付款

图中，交易1是C在区块链上向矿工E购买比特币的交易：

3.挖矿

A加入比特币网络后，终于完成了区块链的同步。 假设当前一共有1001个区块，上述交易1在第999个区块中。 现在A开始挖矿，收到上面C到网上发来的购买咖啡的交易，验证：

交易 1 的第一个输出是交易 2 的输入（C），

交易1的输出（1）大于交易2的输出（0.005+0.994），

被锁定的脚本可以被交易2解锁，因此是有效交易，加入交易池进行打包。 请注意，事务 2 的输出 (0.005+0.994) 小于其输入 (1)。 这个差价就是手续费。 手续费越高，矿工越早将交易从池中取出打包。

此时第1002个区块的竞争刚刚结束，A没有成功。 于是，它接受了网络同步过来的第1002个区块，开始自己打包第1003个区块：第一笔交易是coinbase交易，输入为空，输出为自己，个数为12.5：

这是对矿工的奖励。 然后A又打包了4000笔交易（无限打包，区块大小要小于1M），其中就是上面的交易2，这些交易中的手续费都是A的，然后A需要给这些打包好的区块头加上区块头形成一个完整区块的交易：

（绿色为区块头，蓝色为区块内容）

简而言之，假设系统当前的挖矿难度要求区块头的Hash值前6位为0。A不断修改区块头的nonce值，计算每个区块头的Hash，最后计算出区块头的Hash值为0000002a7bb274121cbd.... 满足难度要求。 此时A还没有收到广播区块（如果收到则挖矿失败，放弃，重新打包区块1004），于是迅速将这个包含交易2的区块广播到比特币网络。

比特币网络中的其他矿工节点（如B）收到A发送的1003区块，进行校验（Hash算法只能遍历，但很容易知道输入是否容易校验输出是否正确）和发现区块头的Hash满足难度要求。 只需将1003区块添加到自己的区块链中，放弃自己的打包，重新打包挖出1004区块。并将A的1003区块广播给其他节点。

4.验证

5.小问题

上面的一切都很完美，但是有一个小问题。 当矿工A打包1003区块（下图正三角）发送给B等人时，千里之外的另一个矿工F也挖出一个1003区块（下图倒三角）发送到网络广播呢（虽然不太可能）？ 现实中，网络传输是有延迟的：

此时A和F分别将自己的新区块告诉邻居，邻居也同意加入链。 此时全网分为两大阵营，三角派和倒三角派。 这种情况称为分叉：

当某个阵营的节点收到对面节点的新区块时，不会丢弃，而是默默保存。 但以原文为准。 当挖出下一个区块1004时：

因为挖出1004区块的人是三角派，所以当1004区块传给倒三角派时，倒三角派就会反叛三角派，因为这个绿钻的链条更长。 当菱形扩散到全网后，全网的认识将再次统一：

这就解决了同时挖出不同区块的问题，也就是解决了一笔钱花两次的问题（类似于你和你爸同时在两台ATM取钱的问题）。 那么喜欢争论的你，如果第二个区块（区块1004）也同时被挖出两个不同的呢？ 当然是在等1005区块，实际上1个区块的分叉几乎每天都有，2个区块的分叉几周才出现一次。 目前分叉最多的是5个区块的分叉：2015年7月4日，因为区块版本升级（2到3），倒三角派（2版）不接受三角派（2版）的新区块3)、必须等待自己派系的新区块被挖出后才能接受，这样就形成了第5区区块分叉。 最后通过代码升级消除了fork，解决了以上问题。

分叉会导致交易回滚的问题。 例如，假设C买咖啡的交易2被矿工F挖出，存在于倒三角区块中，但倒三角区块最终因为分叉而被放弃。 这时，D看到了账户里的钱，给了咖啡。 过了一会儿，叉子不见了，钱又不见了。 所以一般来说，钱包应用会等到倒三角区块加入6-8个新区块后才会确认账户，因为当6-8个区块都是基于倒三角区块时，基本没有fallback（如果有是一个后备，这将是比特币系统的一件大事）。

好的，你知道区块链是如何工作的吗？ 本文重点介绍实现事务的部分。 我们可以看到，比特币的优势在于每一笔交易都是相互关联的。 如果我要花一笔钱（在交易中加上“输入”），我必须提供一笔交易的“输出”，并证明这笔交易的输出是给我的。 而交易就是所谓的“账户”。 而且比特币中没有“余额”的概念。 你在比特币钱包中看到的所谓钱包余额，其实就是钱包筛选出“输出”为钱包地址的交易，不列为任何交易输入。 （未花费的交易输出）称为UTXO（未花费的交易输出），它们的总和就是余额。

不同于现在的银行系统，区块链系统将“账户”和“资金”合二为一。 没有记账、清算、结算的过程，没有不平衡的账户，因为这个账户是绝对可靠的，账户上的钱应该是按照账户上的交易来计算的。

“因此，区块链上的每一条记录都是有价值的，每一笔交易都是资产。”