区块链分叉－节点共识的分歧

区块链的帐本要如何维持一致性是相当重要的问题，所谓的分叉，是指纪录区块链帐本的节点，对帐本的共识出现分歧，简单来说，又是全网出现两种或多种版本的帐本，这时就必须依赖所谓的「链分叉选择规则（fork choice rule）」，透过规则的设计，促使矿工们达成共识，在不同帐本中选择一份作为该区块链的权威帐本。而区块链分叉又分为自然产生的「临时性分叉」，以及区块链版本升级时所导致的「硬分叉」，本文将着重探讨「临时性分叉」的原因与解决方式。

区块链临时性分叉的原因

在PoW的共识机制中，矿工会互相竞争，解出一道题目，谁先解出来，谁就有下一个区块的记帐权。问题来了，有没有有两个矿工同时解出题目，同时产生新区块呢？

答案是，有可能。因为这道题目是随机的，而且网络是异步的，势必会有矿工因为同时解出题目，因而同时产出新区块，此时双方便会各自广播自己挖到的新区块到网络上给其他节点验证，节点验证过后，便会认可该区块为新区块。

以上图为例，甲节点（图上可能要标记）挖出了C区块，乙节点（图上可能要标记）挖出D区块，同时广播到网络中验证，我们说过，网络的信息在传递上不会同步，会有延迟的可能，因此网络中的状态就会变成:

C队→先接收到C区块的节点会认可C为新区块(否定D区块，并将其放在孤块池中)

D队→先接收到D区块的节点会认可D为新区块(否定C区块，并将其放在孤块池中)

分叉－最长链共识

此时矿工之间就会产生分歧，区块链状态就会长这样

以上图为例，A是B的前一个区块，又称为「父区块」，现在出现一个情况，C跟D区块都同时以B作为父区块被广播到全网，问题来了，接下来的矿工应该要以哪一个区块做为父区块，继续往下延伸呢？就是所谓的区块链临时分叉，在比特币 PoW算法网络中的共识规则是这样的：

如果分叉情况出现，那么网络上的人们继续保持两个分支，一但其中一个分支累积的工作量超越另一个分支，任何情况下，节点只在累计工作量多的那条链上工作。

简单来说C队以C区块为父区块继续挖矿，D队以D区块继续挖矿，哪一队先挖出第二个区块，全网便认定其为主链，这就是所谓的「最长链共识」。

以上图为例，假设D队率先挖出E区块，并广播至全网给其他节点验证，C队接收到E区块后，便会将D区块从孤块池中取出，并以D分支作为主链(因为C分支已经不是最长链)，C区块便成为孤块。

你可能会好奇，为什么C队的矿工要乖乖遵守最长链共识，因为在正常状况下，大多数矿工都会选择按照共识规则工作，如果有矿工选择在较短的那条分支挖矿，即便挖出新区块，也不会被大多数矿工认可，自然也拿不到奖励，因此在正常情况下，理性矿工都会选择遵循「最长链共识」。

分叉对交易的影响

遇到分叉时，短链区块内验证的交易若尚未被长链验证，那会发生什么事？我们来看看中本聪本人的解释

( 图片来源 )

如果短链的交易不在长链里，会重新被放进交易池（内存池），等待矿工打包进入后面的区块，该笔交易的确认数也会重新计算。这就是为什么比特币需要等待六个区块，才能完全确认交易，因为一般来说，用户不会知道区块链是不是处于分叉状态，如果包含交易A的区块在下一个区块后，成为孤块，交易A除了可能需要重新验证之外，还会有面临双花攻击的风险。

至于为什么是六个区块，这其实并不是硬性规定，有些交易所只要有两个确认或三个确认就能够成功入帐了，六个确认所代表的是该交易在全网共识中处于安全状态。当然六这个数字也是经过计算得来的，详情请见比特币白皮书。