区块链入门 | 深入了解孤块：孤块，实际上是一个陈腐区块

来源：头等仓

编者注：原标题为《深入了解孤块》

虽然我钟情于以太坊，以及图灵完备的区块链（比特币不是），但以太坊也是建立在比特币的众多概念基础之上，因此两者有极大相似性。

本文，我们就来聊聊比特币的“孤块”。大多数情况下，所有PoW链都与下文描述相符合。

比特币有一个“最长链制胜”的规则，也就是说，拥有最高算力的那条链将获得认可，或被网络接受为“主链”。这是为了防止个人或某个集团掌控集体网络（除非该集团掌控网络50%以上的算力）。由于PoW算法需要大量算力做支撑，因此对于作恶者而言，要保持最长链不仅困难，而且耗资高昂。

最常见的情况是，最长链是拥有最多区块的链，如果区块数量相同，则比拼总PoW（将难度相加）。但“最长链制胜”容易让人误解网络中可能存在多个竞争链（测试链除外，它们不参与竞争）。正确的理解是，一条链存在多条路径，节点需要遵循PoW最多的那条路径。

那路径又是指什么？也就是我们经常会碰到网络无意中出现的分歧或“分叉”。

在采用PoW算法的区块链中，当网络中两位矿工几乎同时算出PoW难题，会产生意外分叉。两位矿工各自向剩余网络广播自己是“制胜”区块所有者，这是由于网络延迟造成的（没有瞬时出块）。

让所有节点都知道有一个新挖出的区块，需要一定时间。

假设两位矿工几乎同时算出答案，我们将他们的区块称之为B与B’。两位矿工都将自己的“成功“区块广播给周围的节点，节点又广播给对等节点，直到整个网络都知道这一新区块。如果一个区块达到整个网络需要10秒（并非真实的时间），两个矿工分居网络两端，传播5秒后会出现网络分裂（假设整个网络的延迟时间一致）。

半数的人认为B区块的链是主链，而另一半人认为B’区块的链才是主链。

问题产生了

直到整个网络都知道了B和B’区块，先看到B区块的会将B放到最前面，但同时会将父块（B与B’区块之前的区块）连接B’区块作为参考。

节点将B区块放到自己主链的最前面，但又同时保持对B’区块的引用。

之后，矿工又立即展开下一轮区块挖矿竞争。取决于矿工，下一个区块要么添加到B链，要么添加到B’链。

假设在这个例子中，矿工在B区块后面添加下一个区块C（让B链成为最长链），并将C区块广播到剩余网络。除非再次出现分叉，否则一旦接收C区块，B’链将自动接受B区块路径（头部为C区块），因为此时B链是最长链。

无论节点是否将B或B’作为头部，一旦区块C添加在B区块后面，B’区块就会被抛弃。

B’区块的交易将放回到mempool，B '被丢弃，成为一个孤块，B '的矿工失败了，他们失去了挖矿奖励。

因此，比特币的出块时间设置为10分钟。中本聪认为，10分钟是介于快速确认时间与低概率分叉的一个“中间地带”，因此孤块数量也会减少，这是一件好事。

更新部分：

最近我注意到，在孤块和陈腐区块之间存在很多混淆。这一节就用来阐明两者的区别。

1.陈腐区块是在孤块上挖出的块。

孤块和陈腐区块的矿工即使贡献了有效算力，也不会因为挖矿而得到奖励。

比特币不会发生上述情况，因为一旦挖出D区块并广播，整个网络都会选择跟随D区块。

2.孤块实际上是一个陈腐区块。

有些人会认为，我在这篇文章中使用的术语“孤块”应该被引用为陈腐区块。

3.陈腐区块是在找到有效PoW区块后还在工作的块。

一个叫做“比特币来源”（BitCoin Source）的网站已经很好地总结了这一点（我认为它现在已经不存在了），我在这里应用它们的定义。 “在任何一秒钟，都可能算出一个区块“答案”。这意味着，世界上所有在挖这个区块的人都必须停止，并重新开始挖矿。在此之后还继续挖矿的区块被称为“陈腐区块”，因为它包含的是旧数据和旧交易。”

4. 孤块指没有“父”块的区块。

这是公认第二大原因。有些人认为，孤块应该仅指“没有父块”的块。

因为比特币是一个广泛分布的网络，一些节点知道其他节点不知道的块。如果一个节点接收到一个块，而不知道它的父块，那么节点就无法验证，所以节点必须向网络中的对等节点请求父块信息。在接收到此信息之前，该区块将被视为孤块。

然而，在比特币v0.10版本之后，由于节点下载区块的方式发生了变化，因此比特币中不再有这类型的孤块。