孤块

在比特币协议中，最长的链被认为是绝对的正确。如果一个块不是最长链的一部分，那么它被称为是“孤块”。一个孤立的块是一个块，它也是合法的，但是发现的稍晚，或者是网络传输稍慢，而没有能成为最长的链的一部分。在比特币中，孤块没有意义，随后将被抛弃，发现这个孤块的矿工也拿不到采矿相关的奖励。

节点们持续地维护区块链同时也在生成数据块，但每次只有一个数据块能够被认可并继续往下延伸，其他被遗弃的数据块就是孤块。

如果节点收到了一个有效的区块，而在现有的区块链中却未找到它的父区块，那么这个区块被认为是“孤块”。孤块会被保存在孤块池中，直到它们的父区块被节点收到。一旦收到了父区块并且将其连接到现有区块链上，节点就会将孤块从孤块池中取出，并且连接到它的父区块，让它作为区块链的一部分。当两个区块在很短的时间间隔内被挖出来，节点有可能会以相反的顺序接收到它们，这个时候孤块现象就会出现。选择了最大难度的区块链后，所有的节点最终在全网范围内达成共识。随着更多的工作量证明被添加到链中，链的暂时性差异最终会得到解决。挖矿节点通过“投票”来选择它们想要延长的区块链，当它们挖出一个新块并且延长了一个链，新块本身就代表它们的投票。当然，试图扭转交易数据的算力攻击（需要足够的哈希算力）也能引发孤块。

区块是比特币中用来记录和确认交易信息的数据结构。它是由比特币系统中一些称为矿工的节点产生的，而矿工构造区块的过程被称为挖矿。主要可以分为区块头部和交易数据两大部分。在一笔交易被创建后，用户会通过点对点网络向全网广播这笔交易，而矿工们则会收集并验证这些交易数据，并将其中合法的交易信息存储在本地交易池中。在交易数目达到一定量后，矿工开始用这些交易数据构造区块。矿工首先会确定要产生的区块应该包含哪些交易数据，并计算交易数据的 Merkle值作为区块交易数据的校验。一般来说，矿工会尽可能多地优先选择交易费较高的交易，因为一旦矿工挖矿成功， 这些交易费都将由他获得。 随后，矿工会根据自己的挖矿协议以及前一个区块数据，填充区块头部的版本、前驱区块哈希值以及区块时间。随后，矿工会获取系统当前的难度值，填入 nBits 字段。这一数值是由系统设定用于调整挖矿难度的数值。一个合法区块的哈希必须符合难度值的要求，在后面介绍影响分叉产生因素时将详细解释这一数值。最后，矿工开始遍历随机数Nonce，试图获得哈希符合当前系统难度值的区块。这一步是挖矿环节最主要的工作。比特币挖矿采用 sha256 算法作为区块的哈希算法，这一算法没有明显的攻击策略和漏洞，矿工们只有通过暴力搜索来寻找符合系统难度值的区块哈希值，这要求矿工具有非常强大的计算能力。而在某些难度值较大的情况下，矿工甚至不得不去调整一些交易数据的组合，以获得更大的哈希搜索范围。