區塊鏈是什麼？一句話概括，它是一種特殊的分布式資料庫。
有兩個功能：
分布式資料庫不是新產品，但是區塊鏈有個革命性的特點就是去中心化，其他資料庫都有管理員，但是區塊鏈沒有。如果有人想對區塊鏈新增審核，是實現不了，因為它的設計目標就是防止出現居於中心地位的管理當局。因為無法管理，所以區塊鏈無法被控制。
區塊鏈是由乙個個區塊（block）組成。區塊很像資料庫的記錄，每次寫入資料，就是建立區塊。
每個區塊包含兩個內容：
區塊的結構圖如上圖所示。詳情如下：
1）版本號（version）
用來標識交易版本和所參照的規則。
2）前一區塊雜湊值
也稱「父區塊雜湊值」，這個雜湊值通過對前乙個區塊的區塊頭資料進行雜湊計算（sha256演算法）得出，它的意義在於：每個新挖出的區塊都按秩序接在前乙個區塊的後面。
3）默克爾根（merkle root）
在區塊主體中，所有交易資訊先進行兩個一組的雜湊計算，這種結構叫做merkle樹（merkle tree），而且是一棵倒掛的樹。
如果乙個區塊裡只有4筆交易，則默克爾樹生成過程
最後的hash值就是區塊頭的merkle根。merkle樹能夠快速檢驗交易資料的完整性，即資料是否被篡改過。因為某筆中交易中的乙個資料被篡改，都會改變最終的hash。
4）時間戳（time）
記錄這個區塊生成的時間，精確到秒。每誕生乙個新的區塊，就會被蓋上相應的時間戳，這樣就能保證整條鏈上的區塊都按照時間順序進行排列。
5）難度值（target_bits）
挖出該區塊的難度目標。每產生2016個區塊，資料區塊運算難度會調整一次。比如，位元幣區塊鏈網路能夠自動調整挖礦的難度，讓礦工每10分鐘才挖出乙個區塊。原本需要14天才能挖完2016塊區塊，但不知哪個天殺的突然弄來幾台算力爆表的礦機，7天就搞定了，這就意味著到預定調整期的時候，挖礦難度會增加一倍。
使用乙個常量除以難度係數，可以得到目標值（target）。顯然，難度係數越大，目標值就越小。目標值越小，挖礦就難挖，就是新區塊的hash值要小於這個目標值（案例中的14484.162361）。乙個hash 32bit的話，可以知道這個hash前面部分很多位數必須是0，即要找出類似 00000000000000000000000000000001 的hash。
6）隨機數（nonce）
前面說過，當前區塊的雜湊由區塊頭唯一決定。如果要對同乙個區塊反覆計算雜湊，就意味著，區塊頭必須不停地變化，否則不可能算出不一樣的雜湊。區塊頭裡面所有的特徵值都是固定的，為了讓區塊頭產生變化，區塊頭故意增加了乙個隨機項，叫做 nonce。nonce 是乙個隨機值，礦工的作用其實就是猜出 nonce 的值，使得區塊頭的雜湊可以小於目標值，從而能夠寫入區塊鏈。nonce 是非常難猜的，目前只能通過窮舉法乙個個試錯。根據協議，nonce 是乙個32位的二進位制值，即最大可以到21.47億。
採礦具有隨機性，沒法保證正好十分鐘產出乙個區塊，有時一分鐘就算出來了，有時幾個小時可能也沒結果。總體來看，隨著硬體裝置的提公升，以及礦機的數量增長，計算速度一定會越來越快。為了將產出速率恆定在十分鐘，中本聰還設計了難度係數的動態調節機制。他規定，難度係數每兩周（2016個區塊）調整一次。如果這兩周裡面，區塊的平均生成速度是9分鐘，就意味著比法定速度快了10%，因此接下來的難度係數就要調高10%；如果平均生成速度是11分鐘，就意味著比法定速度慢了10%，因此接下來的難度係數就要調低10%。難度係數越調越高（目標值越來越小），導致了採礦越來越難。
即使區塊鏈是可靠的，現在還有乙個問題沒有解決：如果兩個人同時向區塊鏈寫入資料，也就是說，同時有兩個區塊加入，因為它們都連著前乙個區塊，就形成了分叉。這時應該採納哪乙個區塊呢？
現在的規則是，新節點總是採用最長的那條區塊鏈。如果區塊鏈有分叉，將看哪個分支在分叉點後面，先達到6個新區塊（稱為"六次確認"）。按照10分鐘乙個區塊計算，一小時就可以確認。
由於新區塊的生成速度由計算能力決定，所以這條規則就是說，擁有大多數計算能力的那條分支，就是正宗的區塊鏈。
1）區塊是區塊鏈的基本組成單元。
2）每個區塊由區塊頭和區塊主體組成，頭小身大。
為了保證資料的可靠性，區塊鏈也有自己的代價。一是效率，資料寫入區塊鏈，最少要等待十分鐘，所有節點都同步資料，則需要更多的時間；二是能耗，區塊的生成需要礦工進行無數無意義的計算，這是非常耗費能源的。
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