3.2 区块和链

区块存储的是一段时间内的交易信息，实际上是对交易信息的一种封装；在比特币里，一个区块可存储约3000笔交易信息。一旦这个区块被确认，3000笔交易就一同被确认了。如果不对交易信息进行封装，每次确认一笔交易，则需要高频的确认操作，效率较低。

每个区块包含指向上个区块的地址信息，如此环环相扣，形成从最新区块到创世区块的一条“链”。不同的共识机制，提供不同的方案来产生新的区块；有时候，同一时段内有可能产生2个（或更多）内容不同的区块，这就是“分叉”（图3-1）。不同的区块之后，各自又会产生新的区块，而使各个链条有所延长。但一般而言，链条延长的速度是不同的。绝大部分区块链项目都遵循“选最长链作为主链”的规则，这一规则可保证即便出现分叉，在一定时间后，总能有一条链条是公认的“主链”（图3-1）。

图3-1 分叉示意图

由于最长链是唯一的，所有用户都将把同一链条记录在本地数据库上，这就保证了账本的唯一性，也就解决了账本一致性的问题。

此外，链式结构还带来一个好处。所有的区块都通过“链”连接在一起，形成了一个紧密的整体。如果黑客想要篡改历史上的某笔交易内容，则需要篡改交易所在的区块；黑客无法创造一个新的区块并直接进行替换，而需要把从这一区块直至最新区块的整个链条都重新替换（在比特币中，也就是从需要修改的区块开始重新挖矿，连续挖出此后的所有区块，并在进度上最终超过其他所有矿工，创造一条新的最长链），代价高昂。由此可避免篡改交易等攻击。

然而这种数据结构仍然存在问题：数据处理能力较低。在区块链中，为了避免存在冲突的交易信息（不允许持续分叉），也为了保证账本的一致性（需选出唯一的链），区块链采用的是最长单链结构。由于每次只能新增一个区块，在P2P网络中，区块信息的传播、确认需要时间，而区块的容量有限，这就使得一段时间内，能记录的交易信息存在上限。可见，“数据处理能力低”实际上是满足一致性要求而付出的代价。目前比特币区块链平均一秒只能处理约7笔交易，与中心化的电子支付系统存在较大差距。