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Blockchain技术 – 孤块(Orphan Blocks)

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孤块(Orphan Block),也称为陈腐区块(Stale Block)。在大多数工作量证明区块链上,时不时会出现孤块,但为什么会出现这种现象呢,它们又究竟是什么呢?

Blockchain技术 - 孤块(Orphan Blocks)

在继续阅读之前,我强烈建议您阅读这篇关于工作量证明(Proof of Work)及其工作原理的文章,帮助您更好地理解挖矿,特别是单向哈希函数(哈希)的相关概念。

工作量证明(Proof of Work)摘要

工作量证明基于单向哈希函数,单向哈希函数允许我们将无限数量的数据进行“哈希”或“压缩”运算到一个固定大小的输出,这个过程称为hash。在区块链案例中,输入数据是交易的相关数据,而输出数据是hash输出。

一旦矿工找到正确的输出数据(hash),就会确认交易区块,并将区块提交到区块链网络中。

通俗地说,矿工们挖矿的过程即是解决一个数学函数的过程,第一个正确解决问题的人将把问题的答案广播到世界各地的节点,并获得解决问题的区块奖励。重要的是要注意,在整个网络中广问题答案的过程可能需要一些时间。

那么,如果两名矿工同时或在大致相同的时刻找到了正确的问题答案,这时会发生什么?这时这个链被分裂成两条链,一旦最长的区块链被网络发现,则另一个区块就会成为孤块

什么是孤块?

孤块是公众使用的一个术语,但在技术文档中,它被描述为陈腐区块(Stale Block)。当两个矿工(或更多矿工)同时找到解决方案时,就会产生一个孤块。

由于每个矿工将向网络广播函数的解决答案,而网络需要一段时间来同步,因此在短时间内会出现有两条区块链的情况,这两条区块链都会认为他们是第一个找到问题的解决大难,并且是应该网络要使用的解决方案。实际上,两种解都是有效的。

一旦新的区块链激活,两条链之间的“竞赛”就开始了,哪条链长,哪条链就将成为主链。

详细的技术解释

您可以想象一下,就像美国与欧洲的两个矿工同时确认区块一样,美国的节点很可能首先由美国矿工同步,而欧洲的节点则首先由欧洲矿工同步。在那个时间点,将会有两个并发的区块链同时运行,是就如下图所示,美国节点使用美国矿工确认的区块,而欧洲节点使用欧洲节点确认的区块。这两个区块链彼此之间不通信。

Blockchain技术 - 孤块(Orphan Blocks)

如果我们看一下上面的例子,有两个并发的区块链在节点上运行,但区块链规则是,最长的链为正确的链/主链,这意味着“边”或区块链找到的下一个区块将是至关重要的,如果下一个区块在欧洲这边确认得更快,而美国那边确认的解决答案较少,则欧洲链被认为是最长的,因此美国区块链上的区块将被认为是孤块。

通常来讲,算力总量最高的链将成为主链,因为在此链上区块将会被更快地找到。

在最长的主链确定之前,没有人可以知道区块是否称为孤块。

Blockchain技术 - 孤块(Orphan Blocks)

矿工能从孤块中获得报酬吗?

这取决于区块链自身的情况,一些区块链确实会为孤块矿工支付报酬。在以太坊进入权益证明之前,其奖励了挖出孤块的矿工,但奖励低于正常区块的奖励。

此外还有太多的区块链,无法在此一一列出,但通常情况下,区块时间非常快的区块链往往会以某种方式奖励孤块矿工,但是也存在部分特殊的情况。

常见的不对励孤块矿工进行奖励,也用于NiceHash的EasyMining产品的区块链如下:

  • Bitcoin (BTC)
  • Bitcoin Cash (BCH)
  • Dogecoin (DOGE)
  • Litecoin (LTC)
  • Zcash (ZEC)

孤块的交易会发生什么?

孤块中的交易不在主链上处理,这意味着如果包含交易的区块被孤立,则其中的交易将被丢弃。发送者的钱包余额将与转账之前的资金余额相同,而目的地钱包将看不到任何资金入账。然而,交易实际上可以包含在两个相互竞争的链(两个区块)中。在这种情况下,交易仍然将得到处理。

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