作者：何巖询张，禁止轉(zhuǎn)載。
0.前言
在上一篇中浙炼，中本聰和Gilfoyle搞定了最簡單的點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)份氧。但是無法正常運(yùn)行唯袄，因?yàn)橘~本還沒實(shí)現(xiàn)同步機(jī)制。為了解決賬本的同步蜗帜，需要先引出交易的同步越妈。
1.賬本不一致
咖啡館，中本聰對著老板Bob說：“老板钮糖，這幾天Bitcoin系統(tǒng)要升級梅掠，暫時無法用了”
Bob說：“我看到了，你們又是搬機(jī)器店归，又是寫代碼阎抒，這次升級動靜夠大的∠矗”
中本聰說：“是啊且叁，Bitcoin要發(fā)生質(zhì)變了，對了秩伞，你家要是有不用的機(jī)器也搬過來逞带，我們需要更多節(jié)點(diǎn)∩葱拢”
Bob說：“好啊展氓，我家還真有一臺，不過運(yùn)行Bitcoin我能得到什么好處呢脸爱？”
中本聰說：“好處......這個我得想想遇汞，暫時還沒有，純是友情支持簿废】杖耄”
Bob說：“好吧，看在你是我的老客戶族檬，我去給你搬過來歪赢。”
中本聰說：“太好了单料！你真是個慷慨的老板埋凯！”
中本聰對Gilfoyle說：“我們將要有第3個節(jié)點(diǎn)啦！現(xiàn)在看尼，我們來解決賬本的同步問題吧递鹉！”
我們假設(shè)一個交易場景：
1.Alice賬本中的余額是50盟步，并且記賬節(jié)點(diǎn)1和記賬節(jié)點(diǎn)2的賬本一致藏斩。
2.Alice的客戶端連接的是記賬節(jié)點(diǎn)1。
3.Carol的客戶端連接的是記賬節(jié)點(diǎn)2却盘。
4.Alice向節(jié)點(diǎn)1發(fā)送一個交易消息：Alice to Bob 50
5.Carol向節(jié)點(diǎn)2發(fā)送一個交易消息：Carol to Alice 30
6.這時候的Alice的正確余額本應(yīng)該是30狰域。但是由于賬本沒有同步媳拴，所以在節(jié)點(diǎn)1中Alice的余額是0，在節(jié)點(diǎn)2中Alice的余額是80兆览，都不正確屈溉。（見下圖）
面對這個場景，應(yīng)該如何解決賬本不一致的問題呢抬探？
中本聰解釋到：“解決這個場景還算簡單子巾。只需要節(jié)點(diǎn)互相將自己的賬本發(fā)送給對方節(jié)點(diǎn)，收到對方的賬本后小压，找出自己賬本中缺少的交易記錄线梗，然后將此交易記錄補(bǔ)充到自己的賬本，這樣倆個節(jié)點(diǎn)的賬本就又一致了怠益∫巧Γ”
在上面這個場景中，
節(jié)點(diǎn)1補(bǔ)充進(jìn)自己賬本的交易記錄是：Carol to Alice 30蜻牢。
節(jié)點(diǎn)2補(bǔ)充進(jìn)自己賬本的交易記錄是：Alice to Bob 50烤咧。
這樣在倆個節(jié)點(diǎn)中的賬本又恢復(fù)一致，Alice的余額都顯示為30抢呆。（見下圖）
Gilfoyle感嘆到：“多虧了UTXO機(jī)制煮嫌，由于沒有賬戶模型，交易不會修改過去的記錄抱虐，只會在賬本中新增交易記錄立膛，所以，節(jié)點(diǎn)間賬本不一致也只會缺失彼此的交易記錄梯码，而不會存在數(shù)據(jù)沖突”
中本聰笑到：“別高興的太早宝泵，我感覺不會這么簡單⌒ⅲ”
中本聰?shù)闹庇X是準(zhǔn)確的儿奶，這個同步機(jī)制的確存在漏洞，那就是所謂的雙花鳄抒，這還是等后面問題發(fā)生了闯捎，我們再去討論，現(xiàn)在我們看看現(xiàn)在的賬本同步方案许溅，有沒有什么優(yōu)化空間瓤鼻。
2.交易的同步
中本聰說：“每次節(jié)點(diǎn)接受到新的交易，都發(fā)送全量賬本給對方節(jié)點(diǎn)贤重，這樣做太浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源了茬祷，其實(shí)只需要將新增的交易記錄發(fā)送給對方節(jié)點(diǎn)就夠了。對方節(jié)點(diǎn)只需要將這條交易記錄補(bǔ)充到自己的賬本即可并蝗〖婪福”
Gilfoyle說：“那就是不再同步賬本秸妥，而只同步增量交易記錄∥执郑”
中本聰說：“如果只考慮新增交易記錄的同步粥惧，那么具體步驟應(yīng)該是這樣的∽钪眩”
中本聰解釋著詳細(xì)的增量交易同步機(jī)制：
1.節(jié)點(diǎn)1接受到用戶通過輕節(jié)點(diǎn)發(fā)來的最新交易：Alice to Bob 50
2.節(jié)點(diǎn)1將這條交易記錄寫入賬本突雪，同時將交易記錄通過自己的Socket Server廣播出去。（這里之所以將Socket Server發(fā)送消息說成是廣播涡贱，是因?yàn)橐粋€Socket Server會連接多個Socket Client挂签，這個傳播路徑很像廣播。而反過來看盼产，Socket Client主動連接Socket Server的行為則是：訂閱饵婆，就好像用戶通過收音機(jī)訂閱了一個廣播頻道一樣。所以戏售，每個記賬節(jié)點(diǎn)即能廣播又能訂閱侨核。）
3.節(jié)點(diǎn)2由于訂閱了節(jié)點(diǎn)1，所以可以收到這條新增交易消息灌灾。
4.節(jié)點(diǎn)2不可以直接寫入自己的賬本搓译，因?yàn)樽约旱馁~本中沒準(zhǔn)已經(jīng)存在相同的交易記錄。所以要驗(yàn)證這條交易記錄是否已經(jīng)在賬本中存在锋喜。
Gilfoyle不解的問到：“為什么會存在相同交易記錄呢些己？”
中本聰解釋到：“可能是Alice通過客戶端同時在向節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2發(fā)起相同的交易請求。
也可能節(jié)點(diǎn)1發(fā)送同步消息的時候發(fā)重復(fù)了嘿般，這樣第一遍節(jié)點(diǎn)2就已經(jīng)將其寫入賬本了段标。”
5.如果本交易記錄已經(jīng)存在于節(jié)點(diǎn)2的賬本中炉奴，則什么都不做逼庞，結(jié)束本次同步行為。
6.如果本交易記錄不存在于節(jié)點(diǎn)2的賬本中瞻赶，則將其寫入賬本赛糟，同時將這條交易記錄廣播出去。提供給其它訂閱自己的節(jié)點(diǎn)砸逊，讓其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行增量交易的同步璧南。
Gilfoyle問：“為什么節(jié)點(diǎn)2還要再次廣播這條同步記錄，這條消息源頭就是節(jié)點(diǎn)1給節(jié)點(diǎn)2的师逸，節(jié)點(diǎn)2如果再廣播出去司倚，不就又到了節(jié)點(diǎn)1這里，這樣不就形成消息的無限循環(huán)了嗎？”
中本聰解釋到：“不會循環(huán)的对湃，因?yàn)槟憧吹?條崖叫，如果發(fā)現(xiàn)交易記錄之前存在遗淳，就會終止拍柒。”
中本聰繼續(xù)解釋到：“而節(jié)點(diǎn)2為什么要再次廣播呢屈暗？這是因?yàn)椴鹧叮绻?jié)點(diǎn)3加入到了記賬網(wǎng)絡(luò)中，而節(jié)點(diǎn)3只訂閱了節(jié)點(diǎn)2养叛，沒有訂閱節(jié)點(diǎn)1种呐，那么就需要節(jié)點(diǎn)2作為一個傳話筒，將自己訂閱節(jié)點(diǎn)1的同步消息傳遞給節(jié)點(diǎn)3弃甥∷遥”（見下圖）
Gilfoyle說：“明白了，這樣就嚴(yán)謹(jǐn)了淆攻，在點(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中阔墩，節(jié)點(diǎn)的角色即是消費(fèi)者，又是服務(wù)者瓶珊。真是人人為我啸箫，我為人人啊伞芹！”
中本聰說：“對忘苛，這樣任何一個節(jié)點(diǎn)，廣播任何一條消息唱较，都可以一瞬之間傳遍整個網(wǎng)絡(luò)扎唾，一石激起千層浪∧匣海”
Gilfoyle說：“這讓我想到稽屏，上周在我家后院看到了一個飛行中的蜂群，蜂群中沒有任何一個蜜蜂發(fā)出中心化的指令西乖，但是任何蜜蜂根據(jù)自己前方的外界環(huán)境刺激狐榔，發(fā)出的信號可以瞬間傳遍整個蜂群中的每個個體，使得蜂群可以像一只靈活的動物一樣精準(zhǔn)的躲避樹木等障礙物获雕。這個飛行的怪物看上去智商還很高呢薄腻！這就是點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的精髓之處，網(wǎng)絡(luò)中的每個個體只需要遵守簡單的底層規(guī)則届案，大家連接在一起就可以通過平等的協(xié)作涌現(xiàn)極其復(fù)雜的行為庵楷！”
中本聰說：“簡單規(guī)則衍生復(fù)雜行為，群系統(tǒng)很神奇吧！”
3.交易內(nèi)存池
中本聰說：“既然賬本不用頻繁同步了尽纽，我們可以再優(yōu)化一下咐蚯，在記賬節(jié)點(diǎn)中創(chuàng)建一個交易的內(nèi)存池。將每次收到的新增交易第一時間放入交易內(nèi)存池中弄贿，而不是寫入賬本春锋。等內(nèi)存池中的交易積累了一段時間（例如每隔10分鐘），再一次性的寫入到賬本中差凹∑诒迹”
Gilfoyle說：“這么做的目的是什么？減少硬盤的頻繁寫入嗎危尿？”
中本聰說：“對呐萌，減少頻繁寫硬盤，因?yàn)橘~本是文件谊娇，寫文件就是在寫硬盤肺孤。內(nèi)存訪問速度就要比硬盤訪問速度快上10萬倍以上〖没叮”
這就像什么呢赠堵？內(nèi)存就好似人的短期記憶，比如我們在馬路上搭訕了一個美女船逮，問人家要電話號顾腊，人家告訴你之后，你先記在腦子里挖胃，然后繼續(xù)和美女聊家常杂靶，這樣搭訕的節(jié)奏才flow。等美女走了酱鸭，你馬上要將剛才腦子里記住的電話號碼寫在小本子上吗垮，以免自己忘了。這就好像交易內(nèi)存池和賬本的關(guān)系凹髓。
記在腦子里的電話號烁登，方便快捷，不會打斷你的搭訕動作連續(xù)性蔚舀，但不穩(wěn)固饵沧，沒準(zhǔn)一個節(jié)點(diǎn)斷電重啟就丟了。而寫在小本子上就很麻煩笨重赌躺，但很穩(wěn)固狼牺，節(jié)點(diǎn)斷電也不會丟。
另外礼患，不光是用戶的新增交易是钥，節(jié)點(diǎn)間的交易同步也會先寫入到交易內(nèi)存池掠归。
這樣，就引出了“交易內(nèi)存池”這個概念悄泥。（見下圖）
4.后記
雖然加入了交易的同步機(jī)制虏冻，但是現(xiàn)在的同步機(jī)制還是有很多漏洞，需要賬本的同步來填補(bǔ)漏洞弹囚。
本篇重點(diǎn)討論了交易的同步厨相，并引出了點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的廣播機(jī)制和交易內(nèi)存池等概念，下一篇將要討論賬本的同步余寥。
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