读懂区块链

一、区块链运作的原理

区块链（Blockchain）是一个公开的包括所有已经被发送的交易的列表，它保证了每个人都知道每个比特币的真实所有者（地址）。所有网络上的全功能节点都会保留一份区块链的拷贝。

区块（Block）是区块链上的独立单位。每一个区块都包含了前一个区块的哈希值（所以某人不可能剔除或者修改区块链上的任何区块，而同时不使得区块链上的某些哈希值不匹配），还有尽可能多的在网络上可以找到的还没有被确认的交易，以及一个叫做nonce随机数的数字。正在创建一个区块的某人，必须找到一个合适的nonce随机数，以使得这个区块的哈希值低于某个阈值（the target 目标值），这只能通过一个接着一个的尝试完所有的随机数，直到一个产生了想要的哈希值的随机数被找到，这个目标值越低就越难找到合适的随机数。

故意使得区块的创建如此之难，是为了防止某人花掉了比特币，然后创建并推进他自己的不包含刚才那笔显示比特币已经被花费了的交易的区块链，一次擦除刚才的交易记录并允许他把刚才那笔比特币花两次。

当一个有效的区块被创建，它会被分发到整个网络，然后基于这个区块开始寻找下一个区块

二、如何确保交易已经实现

比特币点对点网络将所有的交易历史都储存在“区块链”（blockchain）中。

区块链在持续延长，而且新区块一旦加入到区块链中，就不会再被移走。区块链实际上是一群分散的用户端节点，并由所有参与者组成的分布式数据库，是对所有比特币交易历史的记录。比特币的交易数据被打包到一个“数据块”或“区块”（block）中后，交易就算初步确认了。当区块链接到前一个区块之后，交易会得到进一步的确认。在连续得到6个区块确认之后，这笔交易基本上就不可逆转地得到确认了。

三、区块如何诞生

下面是一个简单的步骤描述，实际矿池运作会有区别，复杂一些：

1. 节点监听全网交易，通过验证的交易进入节点的内存池(Tx Mem Pool)，并更新交易数据的Merkle Hash值
2. 更新时间戳
3. 尝试不同的随机数(Nonce)，进行hash计算
4. 重复该过程至找到合理的hash
5. 打包block：先装入block meta信息，然后是交易数据
6. 对外部广播出新block
7. 其他节点验证通过后，链接至Block Chain，主链高度加一，然后切换至新block后面挖矿

由于hashPrevBlock字段的存在，使得大家总是在最新的block后面开挖，稍后会分析原因。

四、主链的分叉

从block hash算法我们知道，合理的block并不是唯一的，同一高度存在多个block的可能性。那么，当同一个高度出现多个时，主链即出现分叉(Fork)。遇到分叉时，网络会根据下列原则选举出Best Chain：

1. 不同高度的分支，总是接受最高（即最长）的那条分支
2. 相同高度的，接受难度最大的
3. 高度相同且难度一致的，接受时间最早的
4. 若所有均相同，则按照从网络接受的顺序
5. 等待Block Chain高度增一，则重新选择Best Chain

按照这个规则运作的节点，称为诚实节点（Honest Nodes）。节点可以诚实也可以不诚实。

五、区块链的扩展性怎样

中本聪预计，当数据量增大之后，用户端希望这些数据并不全部储存自己的节点中。

为了实现这一目标，他采用引入散列函数机制。这样用户端将能够自动剔除掉那些自己永远用不到的部分，比方说极为早期的一些比特币交易记录。