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比特幣原始碼解讀之區塊確認

阿新 • • 發佈：2019-01-11

(本文使用的是比特幣v0.1.0版本 點選下載原始碼)

本文主要描述礦工挖到區塊或者收到“block”訊息後進行的區塊處理。主要包含區塊有效性檢查，孤立區塊處理以及當前區塊處理等（ps：本文暫不涉及工作量證明以及共識， 這兩方面內容再後續文章中介紹）
流程圖如下所示：

本文主要描述bool ProcessBlock(CNode pfrom, CBlock pblock)函式的功能。

區塊重複性檢查

區塊是否在區塊鏈中，如果在則返回失敗

  1. uint256 hash =GetHash();
  2. if(mapBlockIndex.count(hash))
  3. return error("AcceptBlock() : block already in mapBlockIndex"
    );

區塊是否在孤立區塊中，如果在則返回失敗

  1. if(mapOrphanBlocks.count(hash))
  2. return error("ProcessBlock() : already have block (orphan) %s", hash.ToString().substr(0,14).c_str());

區塊基本檢查

  1. if(!pblock->CheckBlock())
  2. {
  3. delete pblock;
  4. return error("ProcessBlock() : CheckBlock FAILED");
  5. }

檢查區塊大小、時間戳

  1. // Size limits
  2. if(vtx.empty()|| vtx.size
    ()> MAX_SIZE ||::GetSerializeSize(*this, SER_DISK)> MAX_SIZE)
  3. return error("CheckBlock() : size limits failed");
  4. // Check timestamp
  5. if(nTime >GetAdjustedTime()+2*60*60)
  6. return error("CheckBlock() : block timestamp too far in the future");

檢查交易、PoW和MerkleRoot

  1. // First transaction must be coinbase, the rest must not be
  2. if(vtx.empty()||!vtx[0].IsCoinBase())
  3. return error("CheckBlock() : first tx is not coinbase");
  4. for(int i =1; i < vtx.size(); i++)
  5. if(vtx[i].IsCoinBase())
  6. return error("CheckBlock() : more than one coinbase");
  7. // Check transactions
  8. foreach(constCTransaction& tx, vtx)
  9. if(!tx.CheckTransaction())
  10. return error("CheckBlock() : CheckTransaction failed");
  11. // Check proof of work matches claimed amount
  12. if(CBigNum().SetCompact(nBits)> bnProofOfWorkLimit)
  13. return error("CheckBlock() : nBits below minimum work");
  14. if(GetHash()>CBigNum().SetCompact(nBits).getuint256())
  15. return error("CheckBlock() : hash doesn't match nBits");
  16. // Check merkleroot
  17. if(hashMerkleRoot !=BuildMerkleTree())
  18. return error("CheckBlock() : hashMerkleRoot mismatch");

根據區塊前一區塊進行處理

如果前一區塊不存在區塊鏈中，則將前一區塊加入孤立區塊

此種情況，表示區塊鏈出現分叉或者網路延遲導致的，則需要傳送“getblocks”獲取最長鏈中缺少的區塊資訊。

  1. if(!mapBlockIndex.count(pblock->hashPrevBlock))
  2. {
  3. printf("ProcessBlock: ORPHAN BLOCK, prev=%s\n", pblock->hashPrevBlock.ToString().substr(0,14).c_str());
  4. mapOrphanBlocks.insert(make_pair(hash, pblock));
  5. mapOrphanBlocksByPrev.insert(make_pair(pblock->hashPrevBlock, pblock));
  6. // Ask this guy to fill in what we're missing
  7. if(pfrom)
  8. pfrom->PushMessage("getblocks",CBlockLocator(pindexBest),GetOrphanRoot(pblock));
  9. returntrue;
  10. }

如果前一區塊不存在區塊鏈中，則嘗試接受區塊

  1. if(!pblock->AcceptBlock())
  2. {
  3. delete pblock;
  4. return error("ProcessBlock() : AcceptBlock FAILED");
  5. }
  6. delete pblock;

接受區塊

“接受區塊”包含區塊重複性檢查，前一區塊有效性區塊，時間戳檢查，工作量證明；當這些條件檢查通過後，將區塊寫入磁碟並加入到區塊鏈中。（加入到區塊鏈具體在後續“比特幣原始碼解讀之共識”一文中介紹）

  1. boolCBlock::AcceptBlock()
  2. {
  3. // Check for duplicate
  4. uint256 hash =GetHash();
  5. if(mapBlockIndex.count(hash))// 當前區塊重複性檢查
  6. return error("AcceptBlock() : block already in mapBlockIndex");
  7. // Get prev block index
  8. map<uint256,CBlockIndex*>::iterator mi = mapBlockIndex.find(hashPrevBlock);
  9. if(mi == mapBlockIndex.end())// 前一區塊有效性檢查
  10. return error("AcceptBlock() : prev block not found");
  11. CBlockIndex* pindexPrev =(*mi).second;
  12. // Check timestamp against prev
  13. if(nTime <= pindexPrev->GetMedianTimePast())// 時間戳檢查
  14. return error("AcceptBlock() : block's timestamp is too early");
  15. // Check proof of work
  16. if(nBits !=GetNextWorkRequired(pindexPrev))// 工作量檢查
  17. return error("AcceptBlock() : incorrect proof of work");
  18. // Write block to history file
  19. unsignedint nFile;
  20. unsignedint nBlockPos;
  21. if(!WriteToDisk(!fClient, nFile, nBlockPos))// 區塊寫入磁碟中
  22. return error("AcceptBlock() : WriteToDisk failed");
  23. if(!AddToBlockIndex(nFile, nBlockPos))// 加入到區塊鏈中
  24. return error("AcceptBlock() : AddToBlockIndex failed");
  25. if(hashBestChain == hash)// 如果該區塊鏈式最長鏈，則廣播訊息
  26. RelayInventory(CInv(MSG_BLOCK, hash));
  27. returntrue;
  28. }

處理孤立區塊和當前區塊的關係，並嘗試接受孤立區塊

  1. vector<uint256> vWorkQueue;
  2. vWorkQueue.push_back(hash);
  3. for(int i =0; i < vWorkQueue.size(); i++)
  4. {
  5. uint256 hashPrev = vWorkQueue[i];

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