什么是区块链矿工，节点、分布式记账，共识机制、看此文你全明白
区块链讲坛大家说 2018-06-07 14:56:47
(一)什么是挖矿?
比特币(Bitcoin)是一种新型态的数字资产及交易模式，由中本聪(Satoshi Nakamoto)发明，他在2011年11月1日密码学讨论群提出这个观念，最重要的是成功利用”区块链(Blockchain)”的观念公开账簿，让“重复扣款”这个虚拟货币最大的问题迎刃而解，用户乐于贡献出CPU的运算能力，运行一个特殊的软件来做一名“挖矿工”，这会形成一个网络共同来维持区域链，而这个过程中会生成新货币。交易也在这个网络上蔓延，运行这个软件的计算机争相破解不可逆密码难题，这些难题包括好几个交易数据。第一个解决难题的“矿工”会得到50比特币奖励，相关交易区域会加入链条。随着“矿工”数量的增加，每个迷题的困难程度也随之提高，这使每个交易区的比特币生产率维持约在10分钟一枚。此外，每达到21万个区域，奖励就减半，从50比特币减到25,再从25到12.5，一直持续下去。这样到2140年，比特币将达到预定的2100万枚上限。成功建立出一个去中心化、可信赖追踪交易的虚拟支付系统。
(二)什么是比特币?
比特币其实有很多个概念，它可以是单位，可以是一个系统等等。
我们这里只讲货币这个概念。
比特币这个东西其实还蛮抽象的，它不像实体货币，比如我们现实中的钱那样可以触摸，也不像我们支付宝或者银行账号里的那个数字。它只是一条条转账记录。
例如：
小白支付小熊 50 比特币。
那么在比特币这个系统中，我们就认为小熊拥有了 50 个比特币。
(三)什么是区块链?
在理解区块链是什么之前，我们现在理解一下什么是区块。
区块是一种数据结构。我们可以理解为一张白纸，白纸上面记录着几个信息。
(1)区块
在这里，我需要在引入一个概念，我们赋予每一个东西一个身份证号，
Prev Hash: 前一张白纸的身份证号
Nonce： 每一张白纸生成的身份证号都需要符合一定的条件，因此需要找到一个Nonce值来使得这一整张信息所生成的身份证号是符合条件的(找这个 Nonce 值的过程就是挖矿，找到就是挖矿成功)
Merkle Tree： 可以理解为另一个身份证号，这个身份证号是由所有的转账记录生成的
Timestamp: 时间戳
理解了区块的概念之后，顾名思义，使把所有的区块都链接起来形成一条链子，就是区块链
(2)比特币区块链
我们可以看到这张图的第二个区块和之前那张区块的图不一样，在于 Merkle Root有延展。
刚才有说到 Merkle Root 可以理解为是由所有的转账记录生成的一个身份证号，那么对于内存有限的电脑来说，我们可以只存这个身份证号就可以了，不需要存储所有的转账记录。
(3)节点是什么?
节点就是所有的比特币钱包。
只要你的设备安装了比特币钱包，你就是一个节点。
所谓的分布式，理论上来说，所有的节点都保存有同一份数据，新接入的节点，会慢慢更新，直到和所有的节点数据都一致，因为比特币的共识机制，所有节点都会认同最长的那条链的数据是正确的。
但实际上，由于网络的延迟和其它原因，不可能所有的节点保存的数据都一样。
(4)比特币网络节点
我们假设上图是比特币网络节点，现在所有的节点是数据链全都是一样的，长度都是 100，
现在Node1 挖出了一个新的区块，100<-101a， 然后广播给所有的人。
几乎同一时间Node4 也挖出了一个新的区块 100<- 101d，也广播给所有的人。
那么就有可能出现这种情况对于node3来说，它收到了两个 101 区块，也即 101a 和 101d
多个子区块指向同一个父区块
对于node6 节点则有可能是 ...<- 101 <- 101a
对于node7 节点则有可能是 ...<- 101 <- 101d
那么出现了比特币节点中，区块链数据不一样的情况，最后究竟是 101a 还是 101d 会并入比特币主区块链，这取决于基于 101a 或者 101d 的基础继续添加区块的速度，谁比较快。如果基于 101a 区块链的节点增长速度比较快，那么它的链条就比较长，根据比特币的协议，大家最后会一直接受这条链，反之，接受基于 101d 的链。
