广播与验证机制

广播与验证机制是区块链网络产生信任、形成高安全性的基础，也是区块链网络达成共识、形成全网共同维护账本的基础性工作。

在区块链的分布式网络中存在两种广播机制：一种是交易广播机制。即对每笔交易来说，需要向全网进行广播，取得全网中服务节点例如矿工的验证，被矿工打包进入区块的构造过程；另一种是区块构造广播机制。即由网络服务机构（矿工）完成的广播。

验证机制是指节点对广播的交易信息和区块进行验证的过程。区块链中没有中心机构进行交易信息检验和保证，因此每项交易需要依靠全网节点的验证来保证，只有经过至少51%节点验证交易的交易才能取得信任，成为区块链封装中的交易组合信息。

对于网络节点来说，在接收到交易信息的广播后，最重要的验证是支付资金的来源是否可追溯。以比特币网络为例，A向B支付100个比特币，当这笔交易广播出去后，其他节点如矿工就要检验这100个比特币的来源，是A挖矿所得还是购买所得？这100个比特币是否已经花费过？就是避免重复使用的意思。通过查询100个比特币各自对应的前一交易地址，层层回溯，这样这两个问题就能找到答案。

假设这100个比特币20个是A挖矿所得，另外80个比特币是A向其他节点购买所得，那么验证时还需要进一步回溯到挖矿的币基交易值、购买的哈希值是否来源于其他区块。需要说明的是，从理论上讲，只要有时间和资源进行回溯，那么所有的交易都可以一直回溯到创世区块。

由于区块数量较大，并考虑交易的时效性、验证的经济性，所以节点对交易的验证过程并不关注过多的回溯和源交易的细节，一般只对源交易的哈希值进行验证，只需要确认源交易的哈希值是可信的，而且存在于此前的区块中即可。

这是一种可行的提高效率的措施，因为在区块链的验证机制之下，源交易已经通过验证并形成了哈希值，无须再去层层溯源到创世区块，前面的所有来源都已经在历史的交易过程中被验证过了。交易信息的其他验证，包括数据格式的验证、交易双方的数字签名等，都作为支付验证的辅助信息。只有通过了全网验证的交易，在得到了网络的一致认可后，被支付方才能真正“取得”支付的资金，用于自己的其他交易。

区块构造的验证也是非常重要的，也拿比特币网络为例，当最先完成区块封装及竞争计算的矿工把构造结果广播出去以后，其他节点的矿工就会停止对本区块的构造，转为验证该区块的计算结果是否成立。每个节点将在新的区块转发到其他节点之前，都会进行一系列的测试去验证它，从而确保了区块的合格与有效。

区块构造验证也是一种保证系统正常运行的激励机制，没有这种机制，区块链系统难以稳定运行。

在这种机制下，只有矿工将一段时间内完成的真实交易封装并进行算力竞争，诚实节点构造的区块才能通过验证，并最终纳入区块链的主链中，矿工也是由此得到奖励的挖矿费。

如果矿工在构造区块的过程中有任何弄虚作假行为，比如故意将比特币支付给自己的钱包等，由于哈希算法的特点，其他节点在验证时会发现其哈希值与父区块对于不上，因此直接丢弃这个区块，转而去验证别的节点发出来的区块，那么作弊矿工构造的区块就不能通过验证，会被大多数节点所抛弃，也不能链入主链中，最终既得不到奖励的挖矿费，也浪费了本来可以通过算力竞争构造新区块的机会，还导致了电费、矿机损耗等方面的损失。在这种正向和反向双重激励之下，矿工诚实，勤勉地日夜工作，从而保证了比特币网络的稳定运行。

在新区块验证通过后，矿工就以该区块为父区块，进行下一个区块的封装和计算。如果未通过验证，该矿工的区块就会被抛弃。如果有其他的矿工广播出新的区块，那么网络将重复区块验证过程。如果同时有数个区块被计算出来，并且都可以通过全网的验证，那么网络将重复区块验证过程。如果同时有数个区块被计算出来。并且都可以通过全网的验证，那么其他矿工可以任选一个区块进行新的区块挖矿，并广播挖出新的区块。这时候就产生了多链现象。但由于网络节点随机性的存在，一般不超过6个新区块的范围内，原来的多链就会出现长短不一的情况，此时马太效应显现，全网节点都会选择最长的那条链进行后续区块构造，其他短链都被抛弃，从而保证了主区块链的唯一性。

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编译者/作者：杨旭

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