3.2 區(qū)塊和鏈

區(qū)塊存儲的是一段時間內(nèi)的交易信息，實(shí)際上是對交易信息的一種封裝；在比特幣里，一個區(qū)塊可存儲約3000筆交易信息。一旦這個區(qū)塊被確認(rèn)，3000筆交易就一同被確認(rèn)了。如果不對交易信息進(jìn)行封裝，每次確認(rèn)一筆交易，則需要高頻的確認(rèn)操作，效率較低。

每個區(qū)塊包含指向上個區(qū)塊的地址信息，如此環(huán)環(huán)相扣，形成從最新區(qū)塊到創(chuàng)世區(qū)塊的一條“鏈”。不同的共識機(jī)制，提供不同的方案來產(chǎn)生新的區(qū)塊；有時候，同一時段內(nèi)有可能產(chǎn)生2個（或更多）內(nèi)容不同的區(qū)塊，這就是“分叉”（圖3-1）。不同的區(qū)塊之后，各自又會產(chǎn)生新的區(qū)塊，而使各個鏈條有所延長。但一般而言，鏈條延長的速度是不同的。絕大部分區(qū)塊鏈項(xiàng)目都遵循“選最長鏈作為主鏈”的規(guī)則，這一規(guī)則可保證即便出現(xiàn)分叉，在一定時間后，總能有一條鏈條是公認(rèn)的“主鏈”（圖3-1）。

圖3-1 分叉示意圖

由于最長鏈?zhǔn)俏ㄒ坏模杏脩舳紝淹绘湕l記錄在本地?cái)?shù)據(jù)庫上，這就保證了賬本的唯一性，也就解決了賬本一致性的問題。

此外，鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)還帶來一個好處。所有的區(qū)塊都通過“鏈”連接在一起，形成了一個緊密的整體。如果黑客想要篡改歷史上的某筆交易內(nèi)容，則需要篡改交易所在的區(qū)塊；黑客無法創(chuàng)造一個新的區(qū)塊并直接進(jìn)行替換，而需要把從這一區(qū)塊直至最新區(qū)塊的整個鏈條都重新替換（在比特幣中，也就是從需要修改的區(qū)塊開始重新挖礦，連續(xù)挖出此后的所有區(qū)塊，并在進(jìn)度上最終超過其他所有礦工，創(chuàng)造一條新的最長鏈），代價高昂。由此可避免篡改交易等攻擊。

然而這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)仍然存在問題：數(shù)據(jù)處理能力較低。在區(qū)塊鏈中，為了避免存在沖突的交易信息（不允許持續(xù)分叉），也為了保證賬本的一致性（需選出唯一的鏈），區(qū)塊鏈采用的是最長單鏈結(jié)構(gòu)。由于每次只能新增一個區(qū)塊，在P2P網(wǎng)絡(luò)中，區(qū)塊信息的傳播、確認(rèn)需要時間，而區(qū)塊的容量有限，這就使得一段時間內(nèi)，能記錄的交易信息存在上限?？梢姡?span id="ssmzubf" class="bold">“數(shù)據(jù)處理能力低”實(shí)際上是滿足一致性要求而付出的代價。目前比特幣區(qū)塊鏈平均一秒只能處理約7筆交易，與中心化的電子支付系統(tǒng)存在較大差距。