区块链入门

一：区块链是什么？

区块链（Blockchain）是由节点参与的分布式数据库系统，它的特点是不可更改，不可伪造！！

在比特币的世界里来说，就是一个记账本 。记录了其代币(token)的每一笔交易。通过这些信息,我们可以找到每一个地址，在历史上任何时刻所拥有的价值 。

区块链是由一串使用密码学方法产生的数据块组成的 ，每一个区块都保存了上一个区块的哈希值，从而连成一条链。也正因为如此，每一个区块都得确保按照时间顺序在上一个区块之后产生，否则前一个区块的哈希值就是未知的，对吧？

那么来举个例子吧 ! !

比如，我邀请了几个产业界、金融界和财经界的权威人物组建了一个共享交流朋友圈，这个朋友圈的建立用的是区块链技术，也就是大家都有交流的终端应用，但数据不会像微信一样必须通过腾讯公司，而都是个人与个人之间的通讯硬件和软件上传输交流。这个朋友圈设立了一个规则，就是初始邀请的100位人士，各自拥有1个席位，未来每年只能增加5个席位。这个朋友圈用的是独特的加密技术，以至于其中的聊天文件不会被监控和偷窥，谁把聊天记录信息透露出去，所有人都能知道。

于是，这就形成了一个密闭的，类似于“骷髅会”的圈子。圈子内的成员通过信息共享，交流着产业、宏观、金融、投资等各种信息，进入这个圈子就意味着可以拥有领先于金融市场交易的优势。经过不胫而走的坊间传闻和市场宣传，想进入这个圈子的人越来越多，因为圈外的人完全无法获得圈内的消息，圈内的消息也因为区块链技术而不会被分享出去。

想进这个圈子的人越来越多，席位就待价而沽了，于是每个席位对应发行了一个席位币，这个席位币对应的是进圈子的资格。100个初创会员自己估值每个席位价值一百万，然后每年新增的5个席位拿去市场流通。很多人都想着进这个圈子，于是开始交易（炒作）这每年新增的5个席位所代表的席位币。

为什么这席位币值钱呢？圈子里的信息值钱，能和各界顶尖人士交流，去中心化不怕被监控，交流的信息不会被外传肯定领先有效，关键是每年才增加5个，不会滥发很稀缺啊。

二：那么比特币钱包又是怎样工作的呐？

它是依赖于与区块链的确认，一次有效检验称为一次确认。当然了，通常情况下一次交易要获得数个确认才能进行。其实我也不知道说了个什么。看下面的文章吧！
参考文献：http://www.ruanyifeng.com/blog/2018/01/bitcoin-tutorial.html

三：区块链的核心优势

**1.任何节点都可以创建交易。在经过一段时间的确认之后就可以判定它是否有效 。
2.对于试图重写或着修改交易记录而言，它的成本非常之高。
3.实现了两种记录（交易和区块）。 交易就是被存储在区块链上的实际数据。而区块则是记录有关于这个交易的一些信息。比如：时间信息，以及以何种顺序成为区块链的一部分 。交易是由参与者在正常过程中使用系统所创建的，而区块是由（矿工）的单位负责创建的。**

四：区块链的工作原理

4.1 什么是区块？

数据通过称之为区块的文件，永久的放在数字货币网络上。就像是一个交易账本。新来的区块会被矿工放在区块链的末端，一旦写入就很难被更改。

4.2 区块结构

数据项	描述	长度
Magic no（魔法数）	总是0xD9B4BEF9	4字节
Blocksize（区块大小）	到区块结束的字节长度	4字节
Blockheader（区块头）	包含6个数据项	80字节
Transaction counter交易数量	正整数VI=VarInt	1-9字节
Transactions（交易）	交易列表（非空）	Transaction counter-许多交易

每个区块都包括了一个被称为魔法数的常数、区块的大小、区块头、区块所包含的交易数量及部分或所有的近期新交易。在每个区块中，对整个区块链起决定作用的是区块头。那么区块头的结构是：
区块头描述 ：

数据项	目的	更新时间	大小（字节）
Version（版本）	区块版本号	更新软件后，它指定了一个新的版本号	4
hashPrevBlock（前一区块的Hash）	前一区块的256位Hash值	新的区块进来时	32
hashMerkleRoot Merkle（根节点Hash值）	基于一个区块中所有交易的256位Hash值	接受一个交易时	32
Time（时间戳）	从1970-01-01 00:00 UTC开始到现在，以秒为单位的当前时间戳	每几秒就更新	4
Bits（当前目标的Hash值）	压缩格式的当前目标Hash值	当挖矿难度调整时	4
Nonce（随机数）	从0开始的32位随机数	产生Hash时（每次产生Hash随机数时都要增长）	4

4.3 创始区块

比特币区块链的第一个区块，创建于2009年，由中本聪先生创建。它是所有区块链共同祖先，这意味着从任意区块开始，循链往后回溯，都能到达创世区块。哈希值等，见下图：

六：我想要说的几个问题:

1. 区块链体系结构图以及为什么“循链向后回溯，最终都会到达创世区块”？

由上图就可以看到，不管是在那一个地方开始，都能向后循链到达创始区块。

2. 为什么每一个区块的 hash 独一无二？区块与哈希是一一对应的？

每个区块的哈希都是针对”区块头”（Head）计算的。也就是说，把区块头的各项特征值，按照顺序连接在一起，组成一个很长的字符串，再对这个字符串计算哈希。

            Hash = SHA256( 区块头 )

上面就是区块哈希的计算公式，SHA256是区块链的哈希算法。注意，这个公式里面只包含区块头，不包含区块体，也就是说，哈希由区块头唯一决定 ，而区块头即复杂又唯一，所以所计算出来的哈希很”唯一 “！

3. 为什么一个区块变了其他所有的区块都得改变？

前面说过，区块头包含很多内容，其中有当前区块体的哈希，还有上一个区块的哈希。这意味着，如果当前区块体的内容变了，或者上一个区块的哈希变了，一定会引起当前区块的哈希改变。

如果有人修改了一个区块，该区块的哈希就变了。为了让后面的区块还能连到它（因为下一个区块包含上一个区块的哈希），该人必须依次修改后面所有的区块，否则被改掉的区块就脱离区块链了，而哈希的计算又很耗时间，所以这是不可能的事情。也正是通过这种联动机制，区块链保证了自身的可靠性，数据一旦写入，就无法被篡改。这就像历史一样，发生了就是发生了，从此再无法改变。

4. 会不会形成循环链？形成了又会带来怎样的麻烦？

答案就是尽量不要形成循环链，我也相信不会有人蠢到弄一个循环链出来的吧 ！但是为了解释这个问题，我们就暂且假定我们自己就这样的愚蠢吧！那么会有什么样的问题呐？答案就是：当你形成循环链的时候就必然意味着创世区块会指向新的区块 ，那么就是说创世区块改变了呗，那么基于我之前说的所有的区块都得被改变了。添加一个区块，尚且如此，如果添加多个，恐怕得gg啊！！

5. 同步问题

区块链的主要作用是储存信息。任何需要保存的信息，都可以写入区块链，也可以从里面读取，所以它是数据库。

其次，任何人都可以架设服务器，加入区块链网络，成为一个节点。区块链的世界里面，没有中心节点，每个节点都是平等的，都保存着整个数据库。（这里我有一点不懂的的是“存的下吗？为什么要每一个节点都保存整个数据库啊？防灾也不需要这麽多的备份吧？”）你可以向任何一个节点，写入/读取数据，因为所有节点最后都会同步，保证区块链一致。

6. 我的理解：

其实我感觉写区块链就好像在书写历史一样，写入就意味着没法更改，但又与书写历史不一样，因为这段历史外界无法获取到（想想这是为什么呐？其实就是因为其中的信息都是经过严密的加密的呐）。那么问题来了，由谁来写入呐？答案就是矿工！

参考资料：

1. 阮一峰的区块链入门教程（写的非常好，强烈建议去看看！！！！）
   http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/12/blockchain-tutorial.html