看了这么多，你有没有想过一个问题，就是每一台电脑都可以是一个节点，那么节点与节点之间是如何连接的呢，这些节点是如何加入网络工作的呢？

如何加入比特币网络

比特币网络是一个点对点的网络，沿用了很多已有的点对点网络的理念。在比特币网络里，所有的节点都是平等的。没有等级，也没有特殊的节点，或所谓的主节点。它运行在TCP网络上，有一个随意的拓扑结构，每个节点和其他的随机节点相连，新的节点也可以随时加入。可以试着现在就下载比特币节点软件，把你的个人电脑注册为一个节点，这个节点的权限和比特币网络里所有其他节点都是一样的。

由于随时有新的节点进入，也有旧的节点离开，所以比特币网络事实上一直在变化。并没有强制的规定节点何时明确地离开网络，只要一个节点有3个小时没有音讯，就会慢慢地被其他节点忘记。通过这个方式，网络非常缓和地处理节点下线问题。

每个节点和其他随机节点相连，网络中并不存在一个确定的地理学意义上的拓扑结构。那么一个节点是如何加入网络的呢？当你启动一个新节点的时候，先向一个你知道的节点发送一个简单的消息。这个节点就是你的种子节点，当然，有多种不同的方法可以查找种子节点。然后你就会问你的种子节点是不是还知道其他什么节点？在链接到一个新的节点后，你可以重复这个过程许多次，最后你可以选择和哪些节点相连，这时，你就成为比特币网络里一个完全合格的节点了。这些步骤里有很多随机性，理想的情况就是你能和一些随机组的节点相连。为了加入网络成为网络节点，你只需知道一开始怎么和其中一个节点链接就行了。

加入网络的好处

好处当然是为了维护区块链。当我们发起一个交易的时候，我们想让整个网络都知道。这是通过一个“泛洪”（flooding）的算法完成的（或者称之为“八卦”（gossip）协议）。如果员外要转账给天宇，员外的客户端发起一个交易，然后把这笔交易告知所有和员外的客户端节点相链接的其他节点，这些节点会进行一系列核验，决定是否接受并转播这笔交易。如果核验通过，这些节点会将这笔交易信息传播给与其相连的其他节点。当节点接收到一个交易信息后，会把交易放入一个交易池，但需要注意的是，交易池里的交易还没有被打包进区块链。如果节点接收到的交易在交易池里已经存在，就不会再次把它传播出去。这样，就确保了泛洪协议会自动终结，而不是让一个交易在网络一再被传播永不停止。由于每个交易都有一个独一无二的哈希值，所以节点可以非常方便地查询某个交易是否在自己的交易池里。

节点如何核验交易信息

1. 最重要的一个是交易验证，也就是验证交易在当前的区块链中是有效的，节点会针对每个前序交易的输出运行核验脚本，确保脚本的返回值都为真；
2. 检查是否有双重支付；
3. 如前文所述，节点会检查这笔交易信息是不是已经被本节点接收过；
4. 节点只会接收和传递在白名单上的标准脚本。

上述所有检查都是合理检查，所有节点很好地执行这些检查能够使网络健康、稳定地运行，但实际上并没有规则强制节点执行这些检查。虽然如此，每个节点还是有必要进行检查的——因为比特币网络是一个点对点的对等网络，任何人都可以随时加入，总有一些节点会发出双重支付，或者非标准脚本的交易，甚至彻底就是非法交易。

如何处理双重支付

由于网络传递有延迟，不同的节点可能会有不同的交易池。当有双重支付攻击的时候，这个现象会变得十分有意思。假设员外想把同一个比特币支付给天宇与死柯侠，于是，员外几乎同时发出两笔交易。有些节点先听到员外→天宇交易，有些则先听到员外→死柯侠交易。当一个节点接收到了这两个交易当中任何一个，它就会把接收到的交易放入交易池中，之后，它听到了另一个交易，看上去像是双重支付交易，这个节点就会把它丢弃掉不再向外传播。结果就是众多的节点会对“哪一个交易应该被纳入区块链”产生分歧。这种情况被称为竞态条件（race condition）。

好在对于比特币来说，这完全不是问题：打包下一个区块的矿工会打破这个僵局，他会决定哪个交易会最终打包进这个区块。如果员外→天宇的交易进入区块，那些听到员外→死柯侠的节点会把员外→死柯侠的交易从交易池里剔除，因为那是一个双重支付；而那些听到员外→天宇的节点也会把这个交易剔除出去，因为这笔交易已经被纳入区块链。因此，一旦这个区块被传播以后，就不再有前面说的分歧了。

由于每个节点默认保留最早接收到的交易，所以节点在网络上的位置就很重要。如果两个矛盾的交易或区块在网络上两个不同地方被发起，它们会同时向整个网络广播，节点先接收到哪个交易取决于它在网络的位置。

当然，这基于一个假设：不管接收到什么信息，每个节点均保留最早接收到的交易。但是比特币网络是一个对等的网络，节点并不被强制要求这么做，任何节点都有权按照其他逻辑行事，并按照所选的逻辑决定到底保留哪个交易、转播哪些交易。

区块的传播与核验

至于区块的传播，即矿工挖到一个矿（打包一个区块），然后将区块加入区块链，这个过程与新交易的传播过程类似，也受同样竞态条件的限制。如果两个有效的区块同时被挖到（也就是有两个矿工同时获得了记账权力时），只有其中一个区块可以进入长期共识链，哪个区块被最终纳入长期共识链取决于其他节点选择在哪个区块上扩展区块链，未被纳入的一个即被丢弃。

核验一个区块要比核验一个交易复杂得多。除了确认区块头部，确定里面的哈希值是在可以接受的范围内，节点还必须确认区块里的每个交易。最后，一个节点往外传播的区块必须是最长的一条区块链上新加入的区块，当然，“最长的区块链”取决于节点对区块链当前状态的认识。只有这样才可以防止区块链分叉。但就像传播交易时一样，节点同样可以执行它自己的逻辑：它可以选择传递无效的区块，也可以选择传递在共识链上更早加入的区块而不是最新加入的区块。这样就会造成一个分叉，不过这种情况是协议可以承受的。