1 区块链是啥

一种特殊的分布式数据库

因为比特币系统里的数据是用一个个区块存储的，然后通过hash的方式将一个一个区块连接，形成一个区块的链条，所以叫做区块链。

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。

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。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。

2 区块链的最大特点

分布式数据库并非新发明，市场上早有此类产品。但是，区块链有一个革命性特点。

区块链没有管理员，它是彻底无中心的。其他的数据库都有管理员，但是区块链没有。如果有人想对区块链添加审核，也实现不了，因为它的设计目标就是防止出现居于中心地位的管理当局。

正是因为无法管理，区块链才能做到无法被控制。否则一旦大公司大集团控制了管理权，他们就会控制整个平台，其他使用者就都必须听命于他们了。

但是，没有了管理员，人人都可以往里面写入数据，怎么才能保证数据是可信的呢？被坏人改了怎么办？请接着往下读，这就是区块链奇妙的地方。

3 区块链链式结构

3.1 区块

区块链由一个个区块（block）组成。区块很像数据库的记录，每次写入数据，就是创建一个区块。

区块头（Head）：记录当前区块的头信息。

包含上一个区块的哈希值（PreHash），本区块体的哈希值（Hash），以及时间戳（TimeStamp）等等。

区块体（Body）：实际数据

3.2 链式结构

区块链里的第一个区块由中本聪创建于2009年，被称为创世区块。它是区块链里面所有区块的共同祖先，这意味着你从任一区块，循链向后回溯，最终都将到达创世区块。

每一个节点都“知道”创世区块的哈希值、结构、被创建的时间和里面的一个交易。因此，每个节点都把该区块作为区块链的首区块，从而构建了一个安全的、可信的区块链的根。

创世区块的哈希值

000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f

4 Hash哈希（散列）

数据结构检索（查找）之入土攻略（二）

把任意长度的输入key作为自变量，通过hash函数（），变换成固定长度的输出，该输出就是哈希值。

哈希值 = hash（key）

区块链的哈希长度是256位，这就是说，不管原始内容是什么，最后都会计算出一个256位的二进制数字。而且可以保证，只要原始内容不同，对应的哈希一定是不同的。

5 Hash 的不可修改性

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。

举例说明：
Hash(张三借给李四100万，利息1%，1年后还本息 .....) = AC4635D34DEF
账本上记录了AC4635D34DEF这样一条记录。

区块头包含很多内容，其中有当前区块的哈希，还有上一个区块的哈希。如果当前区块的哈希变了，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。

这一点对区块链有重大意义。

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。由于后面要提到的原因，哈希的计算很耗时，短时间内修改多个区块几乎不可能发生，除非有人掌握了全网51%以上的计算能力。

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。

6 验证账本

比如现在有这么一个账本，张三想搞点小手段，偷偷的把自己余额改为了300：

那么网络中就会出现一些假数据，如何确认张三修改了数据是假的数据呢？这就是比特币账本如何验证的问题。

hash函数登场！！！！

MD5是一个Hash函数。MD5可以用于校验下载文件是否出错：如果文件的数据有错误，那么文件的hash值就会和网站提供的正确的hash值不一样。这样就可以确定我们下载的文件是否出错。

同样的道理可以用在比特币账本校验中，对一个账本hash之后，就可以得到一个hash值

这样的hash值与其他数据保存下来，就形成了一个区块（也叫打包、记账、挖矿）

假如这时候来了第二个账本：

在对第二个账本进行Hash时，会传入第一个账本的Hash值，和第二个账本的原始数据一起进行Hash（就是通过这种方式将块与块相连接！）。如果hash值结果是正确的，就说明传入的hash值也是正确的。这样再将第二个账本的hash传入第三个账本，这样一直传递下去，产生第四个块，第五个块，第N个块...，连起来就成了区块链。

每个节点核对信息的时候，只需要核对最后一个区块的信息是否正确，如果最后一个区块的hash是正确的话，那么说明整个区块链的账本都是正确的，由此完成高效的验证。

7 实践（基于GO语言）

7.1 创建Block

type Block struct{
    Index int64 //区块编号
    Timestamp int64  //区块时间戳
    PrevBlockHash string   //上一个区块哈希值
    Hash string  //当前区块哈希值

    Data string  //区块数据
}

func caculateHash(b Block) string{
    blockData := string(b.Index) + string(b.Timestamp) + string(b.PrevBlockHash) + string(b.Data)
    hashInBytes := sha256.Sum256([]byte(blockData))
    return 
}