好了，对小纸条和交（jiāo）易记录的研究我们点到为止（zhǐ），其实（shí）信息量已经是巨大的了（le），让我们合上盖（gài）子，重回较（jiào）大实体、继续聊聊“区块”和“区块链”的话题（tí）。还记得，咱们在一（yī）开始讲到关（guān）于区块的特征吗？区块创造后（hòu）被（bèi）埋在地下，需要经过节点们马不停（tíng）蹄的挖采、而（ér）且是凭运（yùn）气的挖（wā）采（cǎi）才有可能获（huò）得——不仅（jǐn）仅如此，事实上（shàng）他还有其他很（hěn）多（duō）神奇（qí）的地方，比如说：

1. 凭空产生的区块在（zài）刚（gāng）刚（gāng）创建（jiàn）的时候会形成一股强（qiáng）大（dà）的黑洞（dòng）效（xiào）应，它（tā）会尝试（shì）将这（zhè）段时间全世界各个（gè）节点上（shàng）产生的所有（yǒu）小纸条（交易记录）统统吸进来；在合上区块盖子之前，同时会在区块内放上一些数字（zì）货币（bì）以及其他（tā）一些东西。
2. 区块拥有一个唯一（yī）的ID，但它只（zhī）会在这（zhè）个区（qū）块被节点成功从地下挖出来之后（hòu）创建。这个ID至少会跟「区块（kuài）内（nèi）所有小纸（zhǐ）条的集合」、「即将与之相连的上一个区块ID」以及（jí）「挖矿节点的（de）运气（qì）值」等因素相关。既然前面我（wǒ）们已经简单（dān）了解了“Hash()函数（shù）”这个（gè）东（dōng）西，这里不妨透（tòu）露给大（dà）家（jiā）：“区块（kuài）ID = Hash(‘区块内所有小纸条的集合’+’即将与（yǔ）之相连的上一（yī）个区块ID’+‘挖矿节（jiē）点的运（yùn）气（qì）值（zhí）’+’…’)” ；基（jī）于先前掌握的知识，然后（hòu）你应该知道区（qū）块内（nèi）任（rèn）意（yì）一（yī）张（zhāng）小纸条（tiáo）的（de）信息稍微（wēi）做改动、或者节（jiē）点（diǎn）挖矿运（yùn）气好一点坏一点（diǎn）等等，当前区（qū）块的ID都会 “ biu~ ”的发生改变。

基于上述1、2点，如果阅读足够（gòu）仔细的同学可能会有些（xiē）头（tóu）大。在（zài）文章开头为了更好的描述，我在设计简化区块链系统的时候（hòu）故意模棱（léng）两可了几个概念，这也许已经误导到了部分同学。这（zhè）里不得不停下来和你一起修（xiū）正下之前在你大（dà）脑中已经构建的区（qū）块链世界观。我们前面讲（jiǎng）道，“在节（jiē）点的视野里，大概每十（shí）分（fèn）钟（zhōng）会凭空产生一（yī）个建立在（zài）自（zì）己平行宇宙世界的神奇（qí）区块”。如何正确去理解这句话呢？——拥（yōng）有上（shàng）帝之眼的你，可以（yǐ）这么拆解问题、看（kàn）待问题（tí）：

1. 同一个周期内，全网并不是产生唯（wéi）一的一个区块等待挖掘；每个节（jiē）点事实上（shàng）都在周期性的创造区块和（hé）挖（wā）出区（qū）块；只是在某一个节（jiē）点的（de）视野（yě）里，它（tā）不能感知（zhī）到另外一个节（jiē）点上区块的产生。为何（hé）这里要特别强调“在某一（yī）个节点的（de）视野里”，就是因（yīn）为我们刚刚（gāng）讲到，从区块（kuài）的视角来（lái）说，区块的凭（píng）空产（chǎn）生（shēng），是基于（yú）即将与（yǔ）之（zhī）相连的上一个区块ID；而从节（jiē）点的视角来（lái）看，区块的凭空产（chǎn）生（shēng）是基于当前节点区块链（liàn）末尾的那个区块ID产生的。
2. 全网会尽力控制在（zài）一个周期内（nèi）只有（yǒu）一个节点能够成功挖出区块，但是不能（néng）够完全避免多个节点同（tóng）时挖出区块的可能性；如何尽（jìn）力控制？比如说（shuō），当大伙挖矿的热情（qíng）高涨、工（gōng）作（zuò）效率提高，区（qū）块会被（bèi）埋在更深（shēn）更广的地方等。简而言之（zhī），通过（guò）提高工作难（nán）度，来维持（chí）这个（gè）平衡。另外（wài），值得注意的：产生区块、挖出区块、校验区块（kuài），他（tā）们的时间周（zhōu）期近乎相同。

挖矿（kuàng），本（běn）质（zhì）是通（tōng）过与（yǔ）或运算，去碰撞一个（gè）出（chū）一个满足规则的随（suí）机（jī）数（shù）。这个部分要细讲（jiǎng）的话（huà），估计又可以写（xiě）出两三千字来（lái）。我（wǒ）觉得到（dào）目前为止（zhǐ），并不影响主轴知（zhī）识点的讲解，这（zhè）一块会作为（wéi）后（hòu）续知识结构的完善（shàn）被撰写（计划1月24日前完（wán）成（chéng））。感兴趣的同学可以Google百度（dù）查阅下什么叫“挖矿”、“工作量证明 POW”等。

分叉

现（xiàn）在，我们终于对“区块”这个（gè）概念有了更全面的认识，文章（zhāng）开头讲的故（gù）事就可以继续展开来絮叨絮叨：

假如几乎同一时间（jiān），「中国上（shàng）海浦（pǔ）东新区张衡路」上的节点和「美国纽约曼哈顿第五（wǔ）大道」上（shàng）的节点异口同声喊出来：“我挖到区块了（le）！里面的小纸（zhǐ）条都是有（yǒu）效的！奖励归我！”。其他节点（diǎn）也（yě）几（jǐ）乎同时参与了对这两个区（qū）块（kuài）的（de）校验，结（jié）果发现这俩都没（méi）毛病，各（gè）节点也开始犯困，因为在他（tā）们的（de）视野里他（tā）们并不（bú）清楚（chǔ）最后哪一个区块应该会被主链接纳。算了！都连在（zài）自己区（qū）块（kuài）链尾巴（bā）上吧，这（zhè）时尴尬（gà）了，区（qū）块链（liàn）硬生生的被分叉（chā）了！

产（chǎn）生分叉

你肯定在想（xiǎng），那还（hái）得了，这种情况继续（xù）下去，每个节点的（de）区块以及他们整理维护的小纸条都将变（biàn）得（dé）不一样，这已经（jīng）严重违背（bèi）了区块链世界里第一大最基本原则——所有节点共（gòng）同维护同一份数据。所以，为了解决这（zhè）个（gè）问题，区块（kuài）链世界引入（rù）了（le）一条（tiáo）新（xīn）的规则——拥有最多区（qū）块的支（zhī）链将是（shì）真（zhēn）正被（bèi）认可有价（jià）值（zhí）的（de），较短的支（zhī）链将会被直接Kill掉。

我们大伙都知道挖矿的过程存在（zài）巨大的（de）工作量（如果没有任何（hé）难度，把（bǎ）区块扔在人群（qún）中，必然同一（yī）时间发现（xiàn）区块的节点数量将大大增（zēng）加（jiā），也就会产生无数的支（zhī）链（liàn），通（tōng）过这个例子，你大概也就（jiù）能够明白，区块链（liàn）世界为什么需要设置工作难度了吧），并且在计算机的（de）硅基世界里，不可能出现（xiàn）所谓 “同时（shí）” 的概（gài）念，哪怕纳秒的差别，那也（yě）总是会有先后顺序。所以理（lǐ）论上，“分叉（chā）”的这种（zhǒng）僵局很快会在下一个区（qū）块被（bèi）挖掘出来（以及（jí）校验区（qū）块）的时候被打破，实（shí）在不（bú）行下下个，或者下下下个……总之机制（zhì）可以（yǐ）让（ràng）整个分（fèn）叉的区块链（liàn）世界迅速稳定下来。

“分叉（chā）”这种僵局在确认下一个区块（以及（jí）校（xiào）验（yàn）小纸条）的时候被打破（pò），从而整（zhěng）个区块链世界迅（xùn）速稳定下（xià）来

就上图（tú）而言，所有基于（yú）张衡（héng）路节点挖矿（kuàng）获得（dé）的区（qū）块（kuài）以（yǐ）及后续区（qū）块的那条分支被视为有（yǒu）价值，最终会（huì）全（quán）部（bù）保留（liú）了下来；其他节（jiē）点会统一（yī）效（xiào）仿那个拥有更（gèng）长分支链的节点所（suǒ）做的决策。另外，值得一提的（de）是，同一（yī）时间，较短分支（zhī）上的区块会立即丢弃，而里面的小纸（zhǐ）条也会随之（zhī）释放（fàng）出（chū）来，被重新标记（jì）上（shàng）“未（wèi）确认”。

“双花”与“51%攻击”

你可能（néng）已经（jīng）开始困惑或者（zhě）有点兴奋，末尾几个区块的排序在修复过程中，因为（wéi）时间差肯定会产生一（yī）些模棱两可的地方，这往往会给数据安全（quán）埋下一颗雷。一个最简单的（de）假设（shè）——我记录（lù）的一张小纸条很不巧地被归在了（le）一条较短的支链上，这条支链在竞争过程中理所当然输掉了比赛，区块被丢弃、小纸（zhǐ）条（tiáo）被无情的贴上“未确认（rèn）”的标签。在（zài）等待下次区块重新确认的过程中，这个时间差内，我，好像、似乎可以做点什么坏事（shì） ԅ(¯﹃¯ԅ) ，就比（bǐ）如（rú）说“双花”（双花（huā），花两次，双（shuāng）重支（zhī）付的（de）意思）

你脑海中也许很（hěn）快浮过的这样的构（gòu）想（xiǎng），可不可能通过下面这（zhè）种（zhǒng）方法触发双（shuāng）花问题的产生（shēng），从而（ér）让我不劳（láo）而获：

1. 假设有一个名叫X-Man的坏家伙（huǒ），他（tā）控制（zhì）了一个计（jì）算机（jī）节点（diǎn），这个节点拥有（yǒu）比地球上任何一个节点（diǎn）算力都强大的（de）计算机集群。
2. 首先，X-Man事先创造了一（yī）条（tiáo）独立的（不去广而（ér）告之）、含有比较多区块的（de）链条。其中一（yī）个区块里放着“X-Man转账给X-Man 1000元”的纸（zhǐ）条。
3. 接着（zhe），X-Man跟张三（sān）购（gòu）买了一部手（shǒu）机，他在小（xiǎo）纸条（tiáo）上记录下“X-Man转账给张三1000元”；这条信息被三次确认（rèn）后（即（jí）三个（gè）区块被（bèi）真实（shí）挖出、校验和连接），然后，张三把手机（jī）给了X-Man。
4. X-Man拿到（dào）手（shǒu）机之后（hòu），按下机房的开关，试图将先前已经创造的区块链条连接在自己这（zhè）个节（jiē）点区块链的末尾。
5. 大功告成，X-Man拥有了一条更长的区块链条，那些（xiē）较短、存放着“X-Man转账给张三1000元（yuán）”的区块链，以及在区块（kuài）链（liàn）世界里那则（zé）真实转账行为被一同（tóng）成功销毁。（?）
6. 
   

事实真的如（rú）此吗？在这里我可以很负责任的说，too young too simple，区块链世界规则的制定远比我们想象的要健全很多，还记得我们之前讲的“区（qū）块的ID至少会跟区块（kuài）内（nèi）所（suǒ）有小纸条的集合、即将与之相连的上一个区（qū）块ID以及挖矿节点的运气（qì）值（zhí）等（děng）因（yīn）素相关”。 在（zài）这里，正（zhèng）是因（yīn）为（wéi）打算连接到主链的时（shí）候，事先准备（bèi）的链子（zǐ）会意识到马上要（yào）连接上的那个区块ID发生了改变（biàn），随之而来的是后面所有区块（kuài）ID都瞬间。节点不得不重（chóng）新对后续（xù）区块的解锁以及对区块内小纸条（tiáo）的校验。

在区块（kuài）链（liàn）的世界，重新计（jì）算的行为（wéi）等（děng）同于把自己（节点（diǎn））置身于同一个起（qǐ）跑线，跟世界上其他所有的（de）节（jiē）点一同竞争挖矿。你会说，我拥有（yǒu）更（gèng）强大的计算能力，但是对不起，跟你竞（jìng）争的（de）对象（xiàng）并不是第五大道、南（nán）京（jīng）西路、香（xiāng）榭丽舍大道（dào）上的某一（yī）个节点，而是全球所有算力（lì）的（de）集合（hé），在这个集合（hé）中，你（nǐ）拥有的算（suàn）力永（yǒng）远都只是一（yī）个很小的子集。所以，根据区块（kuài）链算力民（mín）主、少数服从多数的基本原（yuán）则，这个构想将永远不会成立。

除非....

你控制着全球（qiú）51%的算力，这也就（jiù）是区块链世界里另外一个（gè）著名的概念，叫做“51%攻击”，但这（zhè）也仅仅是一个理论值，在真实世界（jiè）里这样的攻击（jī）我个人觉得是很难发（fā）动起（qǐ）来的，这里面（miàn）就牵涉到很多（duō）经济、哲学（xué）甚至（zhì）政治的（de）因素。举（jǔ）个最简（jiǎn）单的例子（zǐ）：X-Man为（wéi）了回滚刚刚发生的一笔交易记录，成功发起了51%攻击，这意味着很快整个区（qū）块链系统将会崩（bēng）盘，因（yīn）为这次攻击已经严重伤害到人们对（duì）这（zhè）套系统（tǒng）的（de）信任，接着比特币开始暴跌至几（jǐ）乎一文不值；但是这个拥有51%算力的X-Man原本完完全全可以通过挖矿的方式获取更多（duō）收益，购买（mǎi）无数（shù）的iphoness手机（jī）。那他不是脑（nǎo）袋不是坏了（le）还能是啥？对51%攻击（jī）话题感兴趣的同学可以阅读这篇文章《什么是（shì）比特币51%攻击？》。

至（zhì）此，我（wǒ）觉得区块（kuài）链最基础、最核心的（de）知识已经全部讲完了（除了挖矿内部实现原理，作为一（yī）个遗憾留（liú）在这里，有时（shí）间会完善掉），相信你（nǐ）已经对它有了一个宏观的认（rèn）识。另外（wài），由于这篇文章采用了适当抽象（xiàng）、类（lèi）举的（de）叙事方式，中间或多（duō）或少有些地方会跟区（qū）块链底层（céng）严谨的技术实现有出入，欢迎（yíng）大家来纠错（cuò）。另外，也（yě）是受限于自己（jǐ）知（zhī）识结构的缺失，这篇文章会随着我对区块（kuài）链更深（shēn）入（rù）认识后，随（suí）时进行（háng）修订，最后（hòu）更（gèng）新时间可参考该（gāi）回答下方（fāng）的（de）时间（jiān）戳（chuō）。