0.前言

本系列的上半部分，主要围绕着交易TX的演进。

从这篇开始，进入下半部分，核心为点对点网络架构。

Bitcoin系统将朝着生命体的方向演进。

1.寻找演进方向

中途镇，咖啡馆。

中本聪和Gilfoyle按照之前的设计，实现了交易脚本机制，Bitcoin就好似生命演化出了细胞。

接下来，中本聪开始思考，如何用细胞拼装出复杂的生命体，甚至是拥有自我意识的超级智能体。

中本聪：“我想将Bitcoin改造成一个可以拥有独立生命的系统，让它可以自给自足，不再依赖我的维护”

Gilfoyle：“啊！你这个IDEA太疯狂了！”

Gilfoyle：“不过仔细想一想，确很符合逻辑。因为如果Bitcoin要成为世界级的通用计算机，那么获得全球的绝对信任是必须，只要系统的运行还要依赖于某一个维护者，那么这个信用就不成立。必须让Bitcoin自食其力，成为一个不依赖某个“老大哥”的自治系统。愿它最终演化成一个不会被杀死的永动机。”

Gilfoyle：“你有思路了吗？”

中本聪：“这世界上最智慧的事物是什么？就是大自然啊，所以我们应该向大自然学习，学习它设计出来的成功案例。例如蜂群，蚁群，甚至人类大脑等有机体。”

中本聪：“我们用一个概念来表达他们的抽象本质，就是群系统。”

中本聪：“如果我们有足够有野心，就要去挑战这世界上的智能的极限，那就是：创造出一个生命系统！”

中本聪：“所以，Bitcoin的演进方向，就是成为一个，群系统！”

2.群系统

究竟什么是群系统呢？

在这个世界上，存在着两类系统，一类是精确系统，另一类是复杂系统。当前阶段的Bitcoin系统属于前者。而，群系统就属于后者。

“有两种极端的途径可以产生“更多”。一种途径是按照顺序操作的思路来构建系统，就像工厂的装配流水线一样。这类顺序系统的原理类似于钟表的内部逻辑——通过一系列的复杂动作来映衬出时间的流逝。大多数机械系统遵循的都是这种逻辑。

还有另一种极端的途径。我们发现，许多系统都是将并行运作的部件拼接在一起，很像大脑的神经元网络或者蚂蚁群落。这类系统的动作是从一大堆乱糟糟且又...

0.前言

中本聪和Gilfoyle明确了Bitcoin的演进方向，即，群系统。

那么，如何设计，可以让一个计算机系统，一步一步由一个精确系统变为一个复杂系统呢？

1.群系统无法被“设计”出来

咖啡馆，Gilfoyle喝着咖啡。

中本聪走进来，捧着一堆书，啪的一声将书摔在桌子上。

中本聪：“我是这么想的，既然Bitcoin的演进方向是群系统，而群系统中的尖货是生命系统。那么我们就要去学习生命系统，怎么学，看书呗！这些是我从城里图书馆找来的生命科学方面的书。”

Gilfoyle：“这个思路不错，从上帝的造物中寻找灵感！”

中本聪：“是的！回顾人类历史上很多伟大的发明，很多都是在模仿大自然。例如，由螳螂发明了镰刀、由蝙蝠发明了声纳和雷达、由蜻蜓发明了飞机。”

说完，俩人拿起书开始快速的翻阅起来，好像侦探在搜罗犯罪现场的蛛丝马迹。

通过这几天的研究，中本聪和Gilfoyle更加确信：生命不是被上帝设计出来的。生命是偶然而成。

所以，Bitcoin也同样不可以被设计，只能通过模仿，模仿那个经过几十亿年打磨而成的造物：生命体。

2.Bitcoin和生命体的类比

如果将演进后的Bitcoin类比成一个最简单的多细胞生命。

1）交易即信息

交易类似与细胞之间传递的信息。交易中即可以装载业务数据，也可以装载算法代码。

交易作为Bitcoin系统中唯一的信息载体，其意义在于：装载信息的容器是一个具有共识的标准协议。

什么意思呢？

就是说，在系统中的任何需要处理信息的地方，大家都心照不宣的有一个共识，信息只会是交易（TX）这一种载体。所以解析信息就省事了，因为不可能出现其它形式的信息，所以各个环节只需要按照交易的约定格式进行拆解，组装，发送。

这就好像，集装箱是统一尺寸，搬运货物的轮船、吊车、汽车等等只要接触集装箱的环节，都可以按照共识来设计尺寸。因为集装箱的尺寸不会变。

这就是协议的意义。Bitcoin中的交易（TX）就是一种标准协议。

具体如何实现呢？

例如我想将这样一句话“Hello World”装入到一个交易（TX）中。

当然是将其...

0.前言

中本聪在生命体上找到了Bitcoin演进的灵感，下一步是将技术落地。

生命体演进的顺序是从单细胞到多细胞，之后才出现器官，最后才是大脑。

换句话说，生命可以没有大脑，没有器官，但不能没有生殖细胞。

中本聪开始着手设计事关Bitcoin生存的基础（漩涡模型的内环），即，点对点的记账网络。

点对点，英文是：peer-to-peer ，缩写为：P2P。

Bitcoin的定义从此可以变为：一个点对点电子现金系统。

当然，未来Bitcoin的定义还会发生变化，也许是：一个点对点的通用计算机、一个点对点的超级智能体、或者世界之根：元网（Metanet）。

anyway，有点扯远了，我们回到脚下，开始记账网络的落地。

1.从2个节点开始

中本聪：“现在运行着的Bitcoin服务端，就可以看成是一个单节点。”

Gilfoyle：“可以把它看成是一个单细胞生命体吗？”

中本聪：“不能，它和单细胞生命有着本质的区别。因为，单细胞是生活在同类之间形成的群系统中的，例如之前我们讨论过的费氏孤菌。而当前的Bitcoin是一个世界上孤零零的一个单细胞，在自然界中孤独的单细胞是无法生存下去的。我们的Bitcoin之所以可以生存至今，是因为有我们在维护着它，给他供电，换一种说法，它的生存不可持续。所以，它还不算是一个自治系统。而我们现在要做的事，就是将它升级成一个自治的群系统，这样它就可以靠着自己存活下去，甚至自我演化下去。”

中本聪：“我们先从最简单的场景开始，加入一个新节点，让Bitcoin系统发生质变，成为拥有2个节点的极简群系统。”

Gilfoyle：“我们需要一个新的服务器，正好我家里有台多余的主机，我这就去抱过来”

中本聪：“太棒啦！我还在愁这个月没有闲钱买新主机呢！”

过了一会，Gilfoyle将一个老旧的主机放到了咖啡桌上，现在他们拥有了两台服务器啦。

直接装载之前Bitcoin的服务端代码，是没有效果的，因为两台主机会认为自己是世界上唯一的Bitcoin系统，互相老死不相往来。

中本聪：“首先，我们要让这两个节点连接上，彼此感知到对方的...

0.前言

在上一篇中，中本聪和Gilfoyle搞定了最简单的点对点网络。但是无法正常运行，因为账本还没实现同步机制。为了解决账本的同步，需要先引出交易的同步。

1.账本不一致

咖啡馆，中本聪对着老板Bob说：“老板，这几天Bitcoin系统要升级，暂时无法用了”

Bob说：“我看到了，你们又是搬机器，又是写代码，这次升级动静够大的。”

中本聪说：“是啊，Bitcoin要发生质变了，对了，你家要是有不用的机器也搬过来，我们需要更多节点。”

Bob说：“好啊，我家还真有一台，不过运行Bitcoin我能得到什么好处呢？”

中本聪说：“好处……这个我得想想，暂时还没有，纯是友情支持。”

Bob说：“好吧，看在你是我的老客户，我去给你搬过来。”

中本聪说：“太好了！你真是个慷慨的老板！”

中本聪对Gilfoyle说：“我们将要有第3个节点啦！现在，我们来解决账本的同步问题吧！”

我们假设一个交易场景：

1.Alice账本中的余额是50，并且记账节点1和记账节点2的账本一致。

2.Alice的客户端连接的是记账节点1。

3.Carol的客户端连接的是记账节点2。

4.Alice向节点1发送一个交易消息：Alice to Bob 50

5.Carol向节点2发送一个交易消息：Carol to Alice 30

6.这时候的Alice的正确余额本应该是30。但是由于账本没有同步，所以在节点1中Alice的余额是0，在节点2中Alice的余额是80，都不正确。（见下图：账本不一致）

面对这个场景，应该如何解决账本不一致的问题呢？

中本聪解释到：“解决这个场景还算简单。只需要节点互相将自己的账本发送给对方节点，收到对方的账本后，找出自己账本中缺少的交易记录，然后将此交易记录补充到自己的账本，这样俩个节点的账本就又一致了。”

在上面这个场景中，

节点1补充进自己账本的交易记录是：Carol to Alice 30。

节点2补充进自己账本的交易记录是：Alice to Bob 50。

这样在俩个节点中的账本又恢复一致，Alice的余额都显示为...

0.前言

上一篇描述了交易的同步，如果光是交易的同步是不够的，还需要考虑账本的同步

交易内存池代表着系统的当下，账本代表着系统的过去。

1.3个节点

咖啡馆，老板Bob给中本聪抱来了之前答应过的旧主机。中本聪接过老板怀中的主机，一顿表达感谢。

现在桌子上放着3台主机，由于桌子地方不够用了，第三台机器堆在了另外两台的上面，看起来像个金字塔。

中本聪对Gilfoyle说：“之前的2个节点已经可以正常的提供记账服务了，我们现在把第3个节点也接入Bitcoin网络吧。”

Gilfoyle说：“好，不过我感觉八成会出问题，先运行起来再说，反正现在是测试阶段，遇到问题解决问题。”

中本聪给节点3配置好IP，部署了最新的代码，重启运行。节点3很顺利的自动连接上了节点1和节点2（因为临时方案：代码中写死了节点1和节点2的IP），并且开始同步交易了。（见下图）

运行了一会，中本聪发现问题了：“我给忘了，账本的同步还是需要的，新加入网络的节点账本是空的”

Gilfoyle说：“那就改一下代码，每次程序启动，向自己订阅的节点申请账本的同步。”

这个逻辑很简单，中本聪马上改好代码，重新部署了，启动。（见下图：账本的同步，但是内存池缺失交易）

这次节点3完成了账本的同步。

但是观察了一会，中本聪又发现了另一个问题：“我发现节点3的交易记录一直缺失2条交易记录”

原来问题出在这里，节点3加入记账网络的时候，节点1和节点2已经提前在内存中同步好了2条记录：“Alice to Bob 50” 和 “Carol to Alice 30"。而这2条记录还没来得及写入到账本，所以即便节点3得到最新账本，也不会包含这两条交易记录。

而继续运行，节点3只会同步之后发生的交易，即：“Bob to Alice 5”。

所以，节点3就会一直缺失那两条记录。

这就好像，一个中学的课堂上，老师在上面讲课，学生在下面记笔记。这时候一个叫老三的学生迟到了，慌慌张张的坐下来之后，不知道老师刚才讲了啥，赶紧管同桌老大借笔记来抄。但是问题来了，老师讲了3道题，老大的笔记只记了1道题，剩下...

0.前言

Bitcoin的点对点网络架构中，已经实现了交易的同步和账本的同步。

虽然，账本的同步是一个依赖中心化单点Timestamp Server的临时方案，但是我们先不管它。

我们先来关注Gilfoyle想到的新点子，即，账本的拆解。

1.失控中的即兴

咖啡馆，Gilfoyle一进来就看到中本聪已经喝着咖啡在等他了。

中本聪说：“来来，我们继续讨论，昨天你提到的账本拆解的点子。”

Gilfoyle说：“好，等我也要杯咖啡去。”

老板Bob把咖啡端过来：“最近哥俩咖啡喝的挺频啊，来灵感啦？快点升级好，早点让Bitcoin恢复上线啊！”

中本聪说：“好好，我们正努力呢！你再等等，快好啦！”

中本聪嘴上说快了，其实心里一点谱都没有。

这一次系统的演进，可谓Bitcoin的质变，精确系统变成复杂系统，可谓物种级别的突变。

中本聪和Gilfoyle就像是两个探险家，在一片原始丛林中前行，没有地图，甚至没有道路，一切都要根据当下情况，即兴的选择路线。前方是否能走出去，是否存在陷阱，两人都无法预知，只能靠着直觉，在失控中走好下一步。

当然，中本聪喜欢这种失控感，因为失控中的控制力才是真正的控制力。这种体验就像是在悬崖上进行徒手攀岩，精微控制着身体，像壁虎一样吸附在镜面般的岩壁上，品尝着生与死的边缘，那才是真正活着的感觉。

to be or not to be that is a question.

2.一石二鸟

中本聪说：“你再把昨天说的点子详细说说呗，账本如何拆解？”

Gilfoyle说：“昨天我说到，账本现在是一个大文件：transaction.txt。频繁全网广播太浪费资源。我们可以将账本文件分割成多个小文件，每个小文件就是一个账页，账页按照顺序串连起来还等价与之前的账本。这样，每次同步只需要广播最新的账页即可。

不过，昨天回去我又有了些新的理解。

账本的本质是什么？

账本的本质是系统中过往交易数据的总和。所以账本代表着系统的过去。

而交易内存池中的数据是系统实时进行的行为，所以交易内存池代表着系统的当下。

记账这个动作，本...

0.前言

在上一篇中，引出了区块链和区块奖励的技术概念。

本篇将讨论节点的连接机制，让Bitcoin的网络更具弹性。

1.问题所在

咖啡馆，中本聪和Gilfoyle按照之前的设计，部署了最新代码。

区块奖励机制，即UTXO之后，又一个皇冠级别的天才设计。

它巧妙的让Bitcoin系统同时实现了，节点记账的激励机制，和货币的铸造发行机制。

中本聪说：“有了区块奖励，记账网络将会吸引更多的陌生节点加入，可按照现在的设计，节点之间的连接会形成星状网络”（见下图）

中本聪继续说：“星状网络不是我想要的网络形态，星状网络太脆弱。我想要网状结构。”（见下图）

中本聪说：“形成星状网络的原因，是我们将IP写死在代码里的临时方案导致的，新节点只会去连接那3个老节点。这样的网络很脆弱。因为，那3个节点等于在承载着整个网络的消息中转站，网络负载会过高，一旦那3个节点死了，整个系统就会瘫痪。”

Gilfoyle问：“那如何能让网络形成网状结构呢，总不可能每加入一个新节点，就在代码里加一个IP，那种做法太不符合群系统的特质了。代码的IP列表将会成为系统中的单点。也就是说，系统将依赖维护代码IP列表的那个人。”

中本聪说：“那个方案指定不行，我们现在要想出一个新的解决方案，理想的场景是，不需要人工干涉，节点可以自动的互相连接，形成网状网络。并且当网络遭到部分破坏之后，还可以自我修复。”

Gilfoyle说：“这看起来，Bitcoin网络就像是一个拥有了智能的生命体了，可以自己生长，可以自我恢复。”

中本聪说：“对对，就是生命体的感觉，让整个网络看上去像活着一样，拥有顽强的生命力。”

点对点的网络，像一个活物一样。听起来太奇妙了，中本聪之前只是幻想着，没想到今天自己就要着手设计出一个可运行的“活系统”了。

“模型建立自己的模型，这到底是虔诚还是亵渎？”－－凯文凯利《失控》

2.生命力

与其说，中本聪在创造一个生命系统，不如说，中本聪在寻找生命力的本质。

生命力不是被创造之物，生命力才是主角，造物不过是生命力表达自我的外衣。而人类的角色正是连接生命力和造...

0.前言

上一篇，Bitcoin的点对点网络演进成了一个可以自治的群系统。

这一篇，我们将解决最后一个遗留的难题，那就是分配记账权的单点：Timestamp Server

1.最后的单点Timestamp Server

一大早，中本聪和Gilfoyle就来到了咖啡馆，Bitcoin的记账网络演进成了真正意义上的群系统，这让他俩很兴奋，他俩想乘胜追击，一口气拿下最有一个难题，系统中最后的单点：负责分配记账权的Timestamp Server

中本聪说：“最后这个方案太重要了，如果设计不好，我们之前的努力都会前功尽弃。”

Gilfoyle说：“是呀，记账就等于得到区块奖励，记账权就是利益，分配记账权就是分配利益，这关系到Bitcoin系统的生存还是死亡！”

尽管中本聪预感到了，这次的问题很难，但是没想到会如此困难，简直是进入了绝望之地。

老板Bob看着这哥俩早上来，讨论一天，喝了一桌子咖啡杯，晚上垂头丧气的离开。第二天再来，又是一桌子咖啡杯，又是一无所获。如此反复持续了整整一周。

这一天，中本聪实在脑子不转了，趴在桌子上睡着了。

2.梦中的网络世界

在梦中，中本聪看到了自己创造的Bitcoin世界。

在这个世界中，整个网络像星系一样，缓慢转动着。

中本聪感到一种和谐之美，而自己正是这个世界的造物主。

忽然，中本聪发现了那个叫小男孩的节点。

中本聪拉近了视角，听到小男孩正在和邻居节点牛头人抱怨。

小男孩一脸愤懑：“牛头人，我发现了一个叫黄鼠狼的骗子节点，他获得了记账权之后，不守规矩，偷偷的把区块奖励由50Bitcoin给改成500Bitcoin了，这样他就多得了450个Bitcoin。还好我仔细检查了他广播出来的区块数据，才发现了他的骗子行为，这个黄鼠狼太坏了！”

牛头人说：“啊？是吗？稍等我也看看我这里的账本。”

牛头人翻看着之前同步过的区块数据。

牛头人也愤怒了：“真的啊！黄鼠狼记账的那个区块里，的确给自己的区块奖励写成了500个Bitcoin。这个坏蛋太贪了，我们要告发他！”

小男孩说：“可是，我们应该告诉谁呢？告诉我们的邻居们...

0.前言

本篇我们就来讨论上一篇引出的核心问题：设计出一个可以证明工作量的题目。

1.寻找随机数

很多时候，现实中冥思苦想的问题，在梦中确可以很轻松的得到答案。

中本聪在梦境中尝到了好处，现在还不是醒来的时候。

牛头人问：“什么样的题目可以证明节点付出的工作量呢？”

小男孩说：“我想到的是：寻找随机数。这就好比去猜测一个人的生日，你只要趴在桌子上一直写呀写，总有一次可以猜中，只不过会花些体力，你付出的简单劳作就是工作量。”

牛头人说：“我懂了，题目的本质就是不含任何逻辑的随机碰撞，随机碰撞最公平。”

小男孩说：“对！我想到的工作量证明题目，猜的不是某人的生日，而是猜一个普通数字，这个数字添加到原来的消息后面，再对其求Hash，使得Hash值前面有很多个0。

大家约定，想要拥有记账权，必须先要找到一个幸运数字，使得“区块消息＋幸运数字”的Hash值以5个0开头。

这里的“5”就代表难度，Hash前缀的0越多寻找的难度越大。”

停顿了一下，小男孩觉得牛头人可能没有听明白，于是动手开始实际演示。

因为区块消息比较长，我们用一句简短的消息来代替："安心即乐土"。

先对这句话求Hash，"安心即乐土"的Hash值为7511cedf823f0757d66c26769c8d15f8597e4384420e6cbebb0acbec5e73344a。

我们看到，一般的Hash值都不会以0开头。

接下来的任务，是找到一个幸运数字，使得‘安心即乐土＋幸运数字‘的Hash值的前5位都是0，这个幸运数字就是我们要找的随机数。

我们从0开始，将0添加到"安心即乐土"后面，变成："安心即乐土0"，求得Hash值：0b3844eec6204d01……

因为，这个Hash值不以5个0开头，所以0不是符合规则的幸运数字。

继续寻找，开始体力劳动：

消息＋幸运数字 Hash值前N位

安心即乐土0 0b3844eec6204

安心即乐土1 ebf1bbf0e1d2bc

安心即乐土2 45963e7cbe226

安心即乐土3...

0.前言

迄今为止，Bitcoin系统的所有技术概念都已经出场。

本篇我们来看看系统运行过程中的一个现象，即分叉。

Bitcoin系统的核心精神就是竞争。

竞争的表象就是分叉。

1.分叉

咖啡馆，中本聪和Gilfoyle围坐在显示屏前，一行行的文字快速滚动着，就像黑客帝国里的场景。

天书一般的日志，在中本聪和Gilfoyle看来却犹如一部大片，Bitcoin网络好似一个原始的动物战场，矿工之间进行着力量角逐，微观的混乱中蕴含着整体的秩序。

算力就是蛮力，谁的算力大，谁就获得区块奖励。

这样的竞争毫无门槛，规则公开，任何人都可以参与，只要你愿意付出成本（电费）。

大多数时间里，节点之间都在各自挖矿，大家相安无事。

可是一旦网络中同时出现两个区块广播，这就会上演短兵相接的较量。系统中的所有节点都会被卷入，每个节点都要表态，选择跟随哪个区块，选择错了，自己的利益就会受损，记账网络分成两派，这就是所谓的分叉。

好戏就这么开始了：

目前，网络中的最新区块为五角星，这是三爷（节点3）在上一轮挖出的区块。（见下图）

新的一轮挖矿开始，小男孩和牛头人几乎同时得出随机数。

小男挖出的新区块为三角形（绿色），牛头人挖出的新区块为菱形（蓝色）。（见下图）

这时候其它节点的难题来了，要在这俩个新区块中做出选择。

选择的方式就是“跟随”，即，基于此区块来挖掘自己的下一轮新区块。

网络暂时形成了两个阵营，这种状态就称之为：分叉（forks）。（见下图）

2.重组

此时，系统虽然分叉，但是不影响用户使用。

无论客户端连接到哪派，业务处理都一样。

交易写入，两派节点都会写入到交易内存池。

交易查询，两派节点都会返回同样的结果。（内存池＋区块，两派相同）

系统是否分叉，用户是感知不到的。

这就好比，美国的总统竞选期间，国会依旧照常办公。

两派的竞争的结果取决于谁呢？

答案是取决于下一轮挖出新区块的节点。

小红帽率挖...