区块链是一个分布式的公共账簿，包含所有发生在比特币系统中的交易
区块链是一种特殊的分布式数据库，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每个数据块都包含了一次网络交易信息，用于验证其信息的有效性和生成下一个区块。
分布式数据库就是将数据信息单独放在每台计算机，且存储的信息的一致的，如果有一两台计算机坏掉了，信息也不会丢失，你还可以在其他计算机上查看到。

三人成虎

如果大街上一个人告诉你有只老虎，你不会信，可如果大街上有三个人告诉你，你就可能会相信。
区块链本质上是解决信任问题、降低信任成本的技术方案，目的就是为了去中心化，去信用中介。

⭐比特币

区块链的技术实践。
比特币概述 - 图1
图1-1 比特币概述
如图1-1所示的概述图中，我们可以看到比特币系统由用户（用户通过密钥控制钱包）、交易（每一笔交易都会被广播到整个比特币网络）和矿工（通过竞争计算生成在每个节点达成共识的区块链，区块链是一个分布式的公共权威账簿，包含了比特币网络发生的所有的交易）组成。**

1、把每笔交易在全网广播。让全网承认有效，必须广播给每个节点。
2、矿工节点接收到交易信息后，都要拿出账簿本记载该次交易。
矿工节点是通过电脑运行的比特币软件对交易的进行确认的。
为了鼓励矿工的服务，对于其所记录和确认的交易，系统为矿工提供25个比特币作为奖励。（这个奖励数量，系统设定每4年减半）
3、获得记账权的矿工将向全网广播该笔交易，账簿公开，其他矿工将核对确认这些账目。
交易达到6个确认以上就成功记录在案了。
矿工记录的时候，还会将该笔交易盖上时间戳，形成一个完整时间链。
4、当其它矿工对账簿记录都确认无误后，该记录就确认合法，矿工们就进入了下一轮记账权争夺战。

区块链主要有以下核心内容：

1、去中心化
这是区块链颠覆性特点，不存在任何中心机构和中心服务器，所有交易都发生在每个人电脑或手机上安装的客户端应用程序中。实现点对点直接交互，既节约资源，使交易自主化、简易化，又排除被中心化代理控制的风险。
2、开放性
区块链可以理解为一种公共记账的技术方案，系统是完全开放透明的，账簿对所有人公开，实现数据共享，任何人都可以查账。
3、不可撤销、不可篡改和加密安全性
区块链采取单向哈希算法，每个新产生的区块严格按照时间线形顺序推进，时间的不可逆性、不可撤销导致任何试图入侵篡改区块链内数据信息的行为易被追溯，导致被其他节点的排斥，造假成本极高，从而可以限制相关不法行为。

区块结构

区块包含两个部分：
1、区块头（Head）：记录当前区块的元信息
2、区块体（Body）：实际数据
包含数据如下图所示：
比特币概述 - 图2
计算Hash值，创建新区块的过程就叫做挖矿。

用于进行海量计算的服务器，叫做矿机**。

操作计算的工作人员，叫做矿工。

Merkle Hash

比特币概述 - 图3
Merkle Hash是把一系列数据的哈希根据一个简单算法变成一个汇总的哈希。
假设一个区块有4个交易，我们对每个交易数据做dhash，得到4个哈希值a1，a2，a3和a4：

  1. a1 = dhash(tx1)
  2. a2 = dhash(tx2)
  3. a3 = dhash(tx3)
  4. a4 = dhash(tx4)

注意到哈希值也可以看做数据，所以可以把a1和a2拼起来，a3和a4拼起来，再计算出两个哈希值b1和b2：

  1.        ┌───────────────┐               ┌───────────────┐
  2.        │b1=dhash(a1+a2)│               │b2=dhash(a3+a4)│
  3.        └───────────────┘               └───────────────┘
  4.                ▲                               ▲
  5.        ┌───────┴───────┐               ┌───────┴───────┐
  6.        │               │               │               │
  7. ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐
  8. │a1=dhash(tx1)│ │a2=dhash(tx2)│ │a3=dhash(tx3)│ │a4=dhash(tx4)│
  9. └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘

最后，把b1和b2这两个哈希值拼起来，计算出最终的哈希值，这个哈希就是Merkle Hash：

  1.                      ┌───────────────────┐
  2.                      │merkle=dhash(b1+b2)│
  3.                      └───────────────────┘
  4.                                ▲
  5.                ┌───────────────┴───────────────┐
  6.                │                               │
  7.        ┌───────────────┐               ┌───────────────┐
  8.        │b1=dhash(a1+a2)│               │b2=dhash(a3+a4)│
  9.        └───────────────┘               └───────────────┘
  10.                ▲                               ▲
  11.        ┌───────┴───────┐               ┌───────┴───────┐
  12.        │               │               │               │
  13. ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐
  14. │a1=dhash(tx1)│ │a2=dhash(tx2)│ │a3=dhash(tx3)│ │a4=dhash(tx4)│
  15. └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘

如果有5个交易，我们可以看到，a5被复制了一份，以便计算出b3，随后b3也被复制了一份，以便计算出c2。总之，在每一层计算中，如果有单数，就把最后一份数据复制，最后一定能计算出Merkle Hash：

  1.                   ┌─────────┐
  2.                   │ merkle  │
  3.                   └─────────┘
  4.                        ▲
  5.            ┌───────────┴───────────┐
  6.            │                       │
  7.          ┌───┐                   ┌───┐
  8.          │c1 │                   │c2 │
  9.          └───┘                   └───┘
  10.            ▲                       ▲
  11.      ┌─────┴─────┐           ┌─────┴─────┐
  12.      │           │           │           │
  13.    ┌───┐       ┌───┐       ┌───┐       ┌ ─ ┐
  14.    │b1 │       │b2 │       │b3 │        b3
  15.    └───┘       └───┘       └───┘       └ ─ ┘
  16.      ▲           ▲           ▲
  17.   ┌──┴──┐     ┌──┴──┐     ┌──┴──┐
  18.   │     │     │     │     │     │
  19. ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌ ─ ┐
  20. │a1 │ │a2 │ │a3 │ │a4 │ │a5 │  a5
  21. └───┘ └───┘ └───┘ └───┘ └───┘ └ ─ ┘

从Merkle Hash的计算方法可以得出结论：修改任意一个交易哪怕一个字节，或者交换两个交易的顺序，都会导致Merkle Hash验证失败，也就会导致这个区块本身是无效的，所以，Merkle Hash记录在区块头部，它的作用就是保证交易记录永远无法修改。

Block Hash

区块本身用Block Hash——也就是区块哈希来标识。但是，一个区块自己的区块哈希并没有记录在区块头部，而是通过计算区块头部的哈希得到的：

比特币概述 - 图4
区块头部的Prev Hash记录了上一个区块的Block Hash，这样，可以通过Prev Hash追踪到上一个区块。
由于下一个区块的Prev Hash又会指向当前区块，这样，每个区块的Prev Hash都指向自己的上一个区块，这些区块串起来就形成了区块链。
区块链的第一个区块（又称创世区块）并没有上一个区块，因此，它的Prev Hash被设置为00000000...000。
如果一个恶意的攻击者修改了一个区块中的某个交易，那么Merkle Hash验证就不会通过。所以，他只能重新计算Merkle Hash，然后把区块头的Merkle Hash也修改了。这时，我们就会发现，这个区块本身的Block Hash就变了，所以，下一个区块指向它的链接就断掉了。
比特币概述 - 图5
由于比特币区块的哈希必须满足一个难度值，因此，攻击者必须先重新计算这个区块的Block Hash，然后，再把后续所有区块全部重新计算并且伪造出来，才能够修改整个区块链。

小结

比特币代表了数十年的密码学和分布式系统的巅峰之作，这是一个独特而强大的组合，汇集了四个关键的创新点。比特币由这些构成：

  • 一个去中心化的点对点网络（比特币协议）

  • 一个公共的交易账簿（区块链）

    区块链依靠安全的哈希算法保证所有区块数据不可更改； 交易数据依靠Merkle Hash确保无法修改，整个区块依靠Block Hash确保区块无法修改；

  • 一个去中心化的数学的和确定性的货币发行（分布式挖矿）

    工作量证明机制（挖矿）保证修改区块链的难度非常巨大从而无法实现

  • 一个去中心化的交易验证系统（交易脚本）