2.2.2　區(qū)塊鏈工作流程

我們已經(jīng)定義和描述了區(qū)塊鏈，也介紹了相關(guān)的術(shù)語。現(xiàn)在，讓我們來看看區(qū)塊鏈到底是如何工作的，它的通用工作流程是什么。眾所周知，區(qū)塊鏈中的節(jié)點要么是創(chuàng)建新的區(qū)塊并鑄造加密貨幣（代幣）的礦工，要么是對交易進行驗證和數(shù)字簽名的區(qū)塊簽名者。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中必須做出的一個關(guān)鍵決定是，通過一種共識機制選出哪個節(jié)點將把下一個區(qū)塊追加到區(qū)塊鏈上。現(xiàn)在，我們將介紹區(qū)塊鏈驗證事務(wù)，以及創(chuàng)建和追加區(qū)塊上鏈的過程。

區(qū)塊鏈的基本工作流程如圖2-2所示，我們能夠大致了解用戶如何發(fā)起一筆交易、驗證，以及區(qū)塊如何生成和進行上鏈的過程。

圖2-2　區(qū)塊鏈的基本工作流程

（1）新交易創(chuàng)建。節(jié)點首先創(chuàng)建一筆交易，然后用其私鑰對其進行數(shù)字簽名。交易可以表示區(qū)塊鏈中的操作，最常見的情況是用戶之間的價值轉(zhuǎn)移，也可能是觸發(fā)智能合約的執(zhí)行。交易的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常包含數(shù)值或狀態(tài)字段、相關(guān)規(guī)則、源地址和目標(biāo)地址，以及其他驗證信息。一筆交易通常發(fā)生在兩個或多個當(dāng)事人之間。

（2）交易通過P2P網(wǎng)絡(luò)傳播。節(jié)點通常通過區(qū)塊鏈P2P網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，如Gossip協(xié)議，將交易數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送（廣播）到參與共識的節(jié)點進行有效性驗證，在廣播交易前還將驗證它是否有效。

（3）交易驗證。參與共識的節(jié)點將交易池中高優(yōu)先級的交易打包成區(qū)塊，這些交易被區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上稱為礦工的特殊參與者接收并驗證其有效性，然后共識驗證過程開始。此過程通常被稱為新區(qū)塊的產(chǎn)生或創(chuàng)建過程。這時，每個礦工節(jié)點均想競爭成為新區(qū)塊的唯一生成者。在公有鏈中，對于完成交易驗證的獲勝者，每個節(jié)點均有機會獲得挖礦的獎勵，這也是公有鏈加密貨幣的發(fā)行方式；同時，每一筆交易也需要支付一定的費用。由于加密貨幣存在較高的風(fēng)險和投機性，甚至可能干擾現(xiàn)有貨幣政策，因此，我國政府擁抱區(qū)塊鏈技術(shù)，但對加密貨幣采取嚴(yán)格的政策，禁止挖礦和加密貨幣的交易行為。

（4）驗證結(jié)果通過P2P網(wǎng)絡(luò)傳播。一旦某個礦工解決了數(shù)學(xué)難題，驗證結(jié)果通過P2P網(wǎng)絡(luò)傳播，并得到大多數(shù)礦工的最終驗證，那么該交易會被視為已完成。通常，在像比特幣這樣的加密貨幣區(qū)塊鏈中，解決數(shù)學(xué)謎題的礦工會獲得一定數(shù)量的加密貨幣獎勵。比特幣系統(tǒng)規(guī)定每挖出21萬個區(qū)塊則獎勵減半，到2140年，比特幣將全部被挖出，礦工挖礦將沒有獎勵，完全靠交易的手續(xù)費得到獎勵。

（5）交易寫入賬本。記賬節(jié)點將新區(qū)塊添加到主鏈，將它作為一個全新的區(qū)塊通過哈希指針鏈接到自身節(jié)點的區(qū)塊鏈副本中，形成一條從創(chuàng)世區(qū)塊到最新區(qū)塊的完整的、更長的鏈條，稱為上鏈。隨后，共識節(jié)點放棄之前對構(gòu)建相同高度區(qū)塊的計算，并進入下一輪區(qū)塊上鏈的計算過程。區(qū)塊鏈中存在硬分叉和軟分叉，所謂軟分叉是指兼容性分叉，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)版本或協(xié)議升級后，舊的節(jié)點并不會意識到比特幣代碼發(fā)生了改變，并繼續(xù)接受由新節(jié)點創(chuàng)造的區(qū)塊，新老節(jié)點始終還是在同一條鏈上工作；硬分叉是指當(dāng)比特幣區(qū)塊格式或交易格式（共識機制）發(fā)生改變時，未升級的節(jié)點拒絕驗證已經(jīng)升級的節(jié)點產(chǎn)生的區(qū)塊，然后各自延續(xù)自己認(rèn)為正確的鏈，因此分成兩條鏈，例如，比特幣為解決鏈上擴容進行的硬分叉將區(qū)塊容量提升至8MB，硬分叉后形成了比特幣現(xiàn)金（BCH）區(qū)塊鏈。