什么是区块

区块是指在区块链技术中，交易信息都会形成一个结构化的账本，它们会被区块链的节点（矿工）按照一定的方式和时间间隔组织起来，将一定数量的数据打包形成的一个数据块。每个数据块包括多个交易记录、时间戳等信息，这些信息通过密码学算法进行加密，形成一个不可篡改的信息块。

什么是链

区块头和区块体数据也会被当作输入数据做一次Hash运算，其运算结果会被存储在下一个区块的区块头中，这样任何区块内容的修改都会反映到区块的Hash值上，而区块的Hash值又是下一个区块的输入数据，它又会被当作新区块的数据参与一次新区块的Hash运算，随着时间的推移和交易量的增加，所有的区块会通过保存前一个区块的Hash运算结果的方式组成一条链。

共识算法

在挖矿的过程中，矿工需要付出算力来查找一个满足条件的数字，这种算力的付出是无法伪造的，必须付出相应的算力和电力之后才能得到正确的数字。当某一个节点发现该数字之后，其他节点可以很快验证该数字的有效性，验证并不用花费太多的算力和能源

Pow（Proof of Work）：

当一笔交易被广播到网络上的时候，网络上的节点开始竞争并找到一个合法的Nonce值，使得该交易打包进去后的区块的哈希值小于一个固定的值，这个过程就称之为挖矿。此算法最为著名，比特币采用的就是此算法。其优点是安全性高，但弊端在于能源消耗非常大。

PoS（Proof of Stake）：

与PoW不同的是，PoS并不需要进行“挖矿”，它通过抵押一定数量的本地币来获得产生块的权力，拥有总量多的币的用户获得产生区块的概率也就越大。这种共识算法的优点是能够防止51%攻击以及环保节能，但是它的工作方式与分配方式也存在一些争议。

DPoS（Delegated Proof of Stake）：

该共识算法是POSt的改进版本，通过让用户投票选出代表，这些代表才有权利挖矿，从而降低了节点数量，提高了效率，但是仍有被少数代表节点操纵的风险。

PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）：

BFT是著名的拜占庭容错机制，该机制的产生有着有趣的背景故事，读者可以自行查找相关细节。BFT算法有许多不同的实现方式，其中最为著名的是PBFT算法。

此算法保证在不超过1/3的节点是恶意节点的情况下，能够达成一致，缺点在于需要较高的节点数量。

RAFT：

与PBFT类似，也是面向弱网络环境的，但在实际应用中节点数量较少，容易被攻击。

什么是挖矿

挖矿指的是参与区块链共识算法（如PoW、PoS等）的计算过程，通过对网络中的交易数据进行加密和验证以及产生新区块来获取区块链资产的行为。挖矿实际上是区块链系统中的机制，为维护网络中数据的安全性和稳定性提供算力、验证交易和管理新的区块。

在PoW共识算法中，挖矿是通过竞争解决HASH计算问题来完成，产生新区块并更新账本信息。挖矿需要大量的电力和计算资源，只有通过高速计算求解的节点才能获得新的区块奖励，这个过程通过计算担保 （Proof of Work, PoW）算法来保证，确保每个节点投入的筹码（CPU算力）只能产生一个有效的区块，这也是PoW算法特有的采用电力度量的机制。

在PoS共识算法中，挖矿是基于持有的币数量来进行的，持有更多的币会增加被选为下一个块生产者的机会。这种挖矿方式通过锁定用户的代币来保障链的安全和稳定性。同时，挖矿奖励也被相应的更新和改动，以匹配不同的算法和规则。

什么是分叉

在区块链系统中，没有中心机构协调节点的行为，各个节点在生产区块时是相互独立的。这意味着，很有可能在同一区块高度上，多个矿工同时生产出2个以上的区块，并且这些区块打包的交易可能不同。

由于满足条件的数字n不是唯一的，因此多个矿工生成的数字n可能不同，使得不同节点产生的新区块也不同。这种情况下，就有可能出现分叉的情况，即不同的矿机对同一高度的区块生产了内容不一样的新区块，并且这些矿工都能找到满足不等式的数字n。

为了解决这个问题，需要使用共识算法来达成一致，保证所有节点看到的数据是相同的，从而确保区块链系统的一致性和安全性。

既然有共识算法保证一致，为什么BTC还会分叉出BCH

尽管BTC和BCH都是基于比特币的区块链技术创建的，但它们是两个完全不同的区块链，使用不同的共识算法和区块尺寸上限，其分叉的原因是比特币社区中存在不同的意见和利益分歧。

BTC和BCH分叉的背景是2017年比特币网络上出现的扩容问题。在当时，比特币区块的大小被限制在1MB，这意味着每个区块只能处理有限数量的交易。随着比特币用户数量的增加和交易需求的提升，这个限制导致了交易速度变慢和交易费用的上涨。因此，一部分比特币用户开始提议对比特币网络进行扩容，以提高交易吞吐量和降低交易费用。

这时，比特币社区出现分歧，一部分人赞成通过计算能力在比特币网络中添加新块的方式来扩容，这就是比特币的共识算法PoW；而另一部分人则提出了增加块大小的方式来扩容，这就是BCH的共识算法。这种分歧最终导致了比特币网络的分叉，形成了BTC和BCH两个独立的区块链。

因此，BTC和BCH的分叉不是由于共识机制不够强大或区块链技术本身的问题导致的，而是由比特币社区内部的意见分歧导致的。

什么是攻击

攻击是指对区块链系统进行的恶意行为，旨在破坏区块链系统的安全、可靠、透明、不可篡改等特性，并获取非法利益或影响系统的运行。

区块链攻击的类型主要有以下几种：

51%攻击：攻击者通过掌控超过50%的算力或投票权在区块链网络中控制产生新区块的过程，从而控制整个网络，并可以更改历史区块记录和交易信息，甚至执行双重支付攻击。DDos攻击：攻击者通过发起分布式拒绝服务攻击，使区块链网络拥塞，导致网络中断，从而影响网络节点之间的同步，甚至造成网络崩溃。Sybil攻击：通过攻击者生成大量的伪造节点进入区块链网络，从而控制其中的投票权或算力，对区块产生过多的输入或者输出，导致网络中断或降低网络的安全性。智能合约攻击：攻击者通过编写恶意智能合约代码，欺骗系统或其他用户，从而窃取资产或加速资产流失，或者通过代码已知漏洞进行攻击。

为了保证区块链系统的安全性，需要采取有效的措施来防范区块链攻击，包括但不限于以下几个方面：

采用强大、高效的共识算法：如PoW、PoS等对于网络的安全性有较好的保护作用。提高网络的安全性：采用分布式网络架构、降低网络延迟、实施网络保护等措施保证网络的稳定性。安装杀毒软件和防火墙：这可以对恶意软件和攻击进行检测和拦截，有效提高系统的安全性。采用Smart Contract审计：这可以尽可能地发现和修复Smart Contract漏洞，以避免漏洞被利用形成攻击，保证区块链系统的安全性和稳定性。

作者：前端日月潭