区块链的内部结构
Double Spending Attack 双花攻击
重复花费现有的某些货币。
在区块链中，为了避免这种攻击，需要指出每次交易时，货币的来源，以验证交易的合法性。
每笔交易包括输入和输出两个部分：
- 输入：说明币的来源和转账方的公钥
- 输出：给出接受方公钥的哈希值（可以避免有人冒名顶替）
区块内部（全节点）
全节点主要参与区块链的构造与维护
Block header
version
hash of previous block header
Merkle root hash（保证body中的list不被篡改）
target
nonce
puzzle：$H(block header)\le target$
Block body
- trasaction list
其中，list中保存的交易要求在各个块之间达成一致，引出分布式的共识问题
Distributed consensus 分布式中的共识
分布式系统中的相关结论
FLP impossibility result：在一个异步的系统中（asynchronous异步，指网络传输时延没有上限），即使只有一个成员是错误的（faulty），也不可能取得共识
CAP Theorem：包括Consistency，Availability 和 Partition tolerance，三者最多只能做到两种
分布式重要协议：Paxos
- 保证 Consistency 一致性：如果系统内达成了共识，那么这个共识一定是一致的
- 在某些情况下，这个协议可能一直无法达成共识
Consensus in Bitcoin 比特币中的共识
假设系统中大部分节点是好的，有恶意的只是小部分。
联盟链 Hyperledger Fabric （超级账本）企业级许可制分布式账本技术
如何达成共识？直接投票？可能会发生：
女巫攻击 Sybil attack：如果一个有恶意的实体模仿了多个身份，他就可以控制系统的很大一部分，破坏了系统的冗余策略。我们把这种模仿多个身份的攻击定义为女巫攻击 (Sybil Attack)
POW（proof of work）
每个节点都可以在本地组装出一个候选区块，将它认为合法的交易放入区块中，然后开始尝试各种 nonce 值，当满足公式 $H(block header) \le target$ 时，达成目标，则这个节点获得了记账权（即在比特币这个去中心化的账本中写入下一个区块的权利），就发布下一个区块（块中一定含有一个铸币交易）。其他节点收到区块后，验证区块的合法性（例如验证block header中的nonce，nBits是否符合要求，验证block body中的交易是否合法等等），如果不符合要求，则不能被接收
分叉攻击 Forking Attack
通过向区块链中插入一个分支来回滚一个已经发生了的交易
比特币中规定，接收的区块，应该是对最长合法链（longest valid chain）的扩展
虽然块的内容是合法的，但是不在最长合法链上，可能会造成如图所示情况：A将自己的钱转给B后，A再将这笔钱转给自己，转给自己的这笔交易由于不在最长合法链上，就无法进行正确的验证
两个节点同时发布合法区块
如果在正常情况下发生了分叉，就是两个节点同时获得了记账权，发布了合法区块，但其他的节点接收的时间不同，只会接受最早听到的那一个区块，这时就出现了两个等长的分叉。这两个都是最长合法链。
当接受这个区块后，就会沿着这个区块向后继续拓展。因此这种两个最长合法链的情况会维持一段时间，最终会有一个分支胜出，成为唯一的最长合法链，另外一条较短的就叫做 orphan block，之后被丢弃掉。
block reward 出块奖励
获得记账权的节点在发布的区块里，可以有一个特殊的交易：铸币交易（coinbase transaction），可以发布一定数量的比特币，即出块奖励的数量。这是发行新的比特币的唯一方法。
比特币刚上线时，每一个发布的区块可以产生50个比特币（50BTC），即出块奖励。协议规定，21万个区块以后，出块奖励减半，以此类推。
如果一个恶意节点获得了记账权？
双花攻击
如图所示，M将一笔钱转给了A，获得了商品后，M成功挖到了矿，此时在交易之前插入一个区块，再将这笔钱转给自己，造成双花攻击。
避免方式：在6个区块之后，确认某笔交易。此时这笔交易就是不可篡改的
如果转账交易已经发生，但是还没有被写到区块链中，叫做 zero confirmation。
Boycott
矿工不喜欢帐户A，当含有帐户A的交易的区块发布后，立马用一个块插入到之前的位置上形成分叉，使得帐户A无法进行交易
