正在学习区块链，如果我哪里有错误希望大家指出，如果有任何想法也欢迎留言。这些笔记本身是在typora上写的，如果有显示不正确的敬请谅解。笔记本身也是给我自己写的，所以如果有侵权的请通知我，我立即删除。
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2.1 哈希指针
其实就是一种特殊的链表而已。
链表中的首元节点就是创世区块，整个区块链中的第一个区块。链表中只存储前后节点指针就行，但是区块链还要存储前一个节点的哈希值，就是下图中的H()，一个链表节点就是一个区块。所以要想修改某一个区块，以后所有的区块全都要动。
因为哈希指针的存在，我其实只需要存储最后一个节点就能完成很多操作。如果我想知道倒数第二个节点呢？可以管其它节点要，那怎么知道其它节点给的对不对呢？用哈希指针算一下就好啦。
区块链和普通链表的区别就是用哈希指针代替普通指针，下面要讲的merkle tree也是，用哈希指针代替普通指针。
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2.2 merkle tree
一根链表，只要记住头指针的哈希指针，整根链表就能验证了，因此也可以记住一棵树的根节点来验证整棵树。这个过程就叫merkle proof。
区块链就是区块的链表，区块中有什么呢？区块头block header和区块体block body。block header中存储了很多必要信息，例如merkle tree的根节点哈希。而block body中存储的就是这个块中的全部交易信息，这些信息是以merkle tree的形式存储的。下图就是一个区块链的例子。其中蓝色的是区块，树就是block body。tx是transaction的意思，就是交易。可知全部的交易tx都存在叶结点中，那中间节点呢？只是一个个哈希值。
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2.2.1 merkle proof
区块分为两种，轻节点和全节点，这也就是block body为什么采用merkle tree的原因，可以减少空间复杂度。轻节点的block body中只会有这棵树的根哈希，全节点会存储整棵树。如果一个轻节点想知道某个交易记录，因为它自己不存，它就要向全节点要，而要的时候也不需要要整棵树，只需要要一些哈希值就好。比如上面那张图，我想知道黄色的tx节点是否在这棵树中，我需要向全节点要图中的三个H()，而图中 H()是我求出来的哈希值。
先看第一步，求出黄色块的哈希值，如下图
接着用上一步的结果同向全节点要来的H()结合，求出其父节点的哈希值，如下图
以此类推，可以求出最终的节点是否正确。
2.2.2 merkle proof的复杂度
这个分为两种，一种是树中是否有这个节点，一种是树中是否没有这个节点。
前者的时间复杂度，那就是树高嘛，O(logN)。
后者的时间复杂度有些问题，按照中本聪的方法，merkle tree是没有任何顺序的，因此时间复杂度是O(N)，因为比特币没有找是否不存在这个需求。但是按照肖老师的说法，其实是可以提高的，比如在生成区块的时候，直接把merkle tree的叶节点进行排序，这样以后任何人在查的时候用二分就行了。比如可以用哈希值的大小排序。如果待查的交易哈希是20，二分找到一个a和b（a是小于等于20的最大节点，b是大于等于20的最小节点），轻节点取得a和b计算就行了。这里有点问题，肖老师举的例子中a和b的父节点是同一个，如果a和b的父节点是兄弟节点，我要不要做a和b父节点的merkle proof呢？我觉得需要。
2.3 区块链的结构
2.3.1 区块头 block header
上面也说了，区块链解释一个链表，链表中存有所有的block header，轻节点中没有block body，哈希指针只计算整个block haerder。
bitcoin是没有问题的，但是在使用其它数据结构的时候，要注意，区块链表只能是一条链，不能是循环链表。因为哈希指针始终要依赖于前一个节点的哈希，但是循环链表的“前一个节点”是无限递归的，所以永远找不到。
下面是区块链中区块头的结构
| Field | Purpose | Updated when… | Size (Bytes) |
|---|---|---|---|
| Version | Block version number | You upgrade the software and it specifies a new version | 4 |
| hashPrevBlock | 256-bit hash of the previous block header | A new block comes in | 32 |
| hashMerkleRoot | 256-bit hash based on all of the transactions in the block | A transaction is accepted | 32 |
| Time | Current block timestamp as seconds since 1970-01-01T00:00 UTC | Every few seconds | 4 |
| Bits | Current target in compact format | The difficulty is adjusted | 4 |
| Nonce | 32-bit number (starts at 0) | A hash is tried (increments) | 4 |
nonce只有4个字节，最大只能是2^32次方，然而现在这个挖矿难度，遍历完nonce可能也找不到满足挖矿要求的hash值，既然头部就这点东西，看看哪个值能改，改了之后能满足挖矿要求就行。
Version是区块链的版本号，不能变。
hashPrevBlock是前一个区块的哈希值，不能变。
Time是时间戳，其实可以变，不太离谱就好，因为区块链对时间的要求不是很高。不过有更好的
Bits是挖矿时的目标阈值，编码后的，不能变。
Nonce本来就要变的。
hashMerkleRoot这个是可以变的。因为每个区块的产生都有一个coinbase transaction，就是可以凭空造出比特币的那个交易，这个交易是可以改的。我的理解是，每个交易都要标明交易的发起方和接收方，接收方肯定是矿工，发起方就可以随便填。而这个交易一遍，整个根哈希值就变了，也就达到了修改block header的目的。实际中会使用coibase中的前8个字节也用来挖矿，总共就有2^96次方种情况。
2.3.2区块体中的实际交易transaction
红框左侧的output其实是之前交易的output，用于证明这部分钱是属于你的的UTXO，也就是0.05那个，0.049的是最终输出的，中间的Fees是矿工小费。
