以比特币为例，了解区块链工作流程

以比特币网络为例，我们可以看到区块链技术在其中是如何运用的。

首先比特币的工作流程，比特币客户端发起一笔交易，将其广播到比特币网络并等待确认。 网络中的节点会将收到的一些等待确认的交易记录（另外还有前一个区块头的哈希值等信息）打包，形成一个候选区块。 然后，尝试寻找一个nonce串（随机串）放入区块中，使得候选区块的哈希结果满足一定的条件（比如小于某个值）。 查找此 nonce 字符串需要一定的时间来执行计算尝试。

一旦节点计算出满足条件的 nonce 字符串，该块在格式上就被认为是“合法的”，它可以尝试在网络中广播它。 当其他节点收到候选区块，对其进行验证，发现其满足约定的条件时，便将该区块识别为合法的新区块，并将其添加到自己维护的区块链中。 当大多数节点将区块添加到自己维护的区块链结构中时，该区块被网络接受，区块中包含的交易得到确认。

当然，在实现中会有很多额外的细节。 这里有两个关键步骤：一个是完成对一批交易的共识（创建区块结构）； 另一种是在区块链结构中加入一个新的区块，得到大家的认可，保证以后不可篡改。

比特币基于计算能力寻找随机数字符串的共识机制称为工作量证明（PoW）。 目前还没有已知的快速启发式算法使哈希结果满足一定的条件，只能进行试探性的暴力计算。 尝试的次数越多（工作量越大），计算出的概率就越大。

通过调整对哈希结果的限制，比特币网络控制了平均 10 分钟左右的时间来生成一个合法的区块。 计算区块的节点将获得区块内所有交易的管理费和协议发放的固定奖励费（目前为12.5个比特币，每四年减半）。 这个计算新区块的过程通常被称为挖矿。

读者可能会担心任何人都可以加入比特币网络。 如果网络中存在恶意节点列表，是否可以进行恶意操作，篡改区块链中的记录，从而破坏整个比特币网络系统。 例如，最简单的一种是故意拒绝承认接收到的其他节点生成的合法候选块，或者干脆拒绝来自其他节点的交易。

事实上，比特币网络中有大量（估计有数千个）维护节点，大部分节点都在正常工作，默认只识别看到的最长链结构。 只要网络中一半以上的节点不提前串通作恶比特币的工作流程，最长的那条链就有很大概率成为最终的合法链。 而且随着时间的推移，这个概率会越来越大。 例如，6个区块生成后，即使有一半的节点联合起来推翻确认结果，概率也只有(1/2)6≈1.6%，不到1/60的可能性。

当然，如果整个网络中的大部分节点联合起来作恶，也会导致整个系统无法正常工作。 实现这一目标往往意味着付出高昂的代价，而这些代价被作恶所获得的利益所抵消。

建议Git版本管理的区块链结构和有向无环图数据结构在设计上类似。