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来自：阮一峰的博客，作者阮一峰，微博@阮一峰
区块链是目前的热门话题，被新闻媒体广泛报道，声称将创造未来。但是通俗易懂的入门文章很少。很少有人解释什么是区块链，它有什么特别之处。
接下来，我会试着写一个最好理解的区块链教程。毕竟这不是一件困难的事情。核心概念很简单，三言两语就能说清楚。希望看完这篇文章，你不仅能了解区块链，还能了解什么是采矿，为什么采矿越来越难。
需要说明的是，我不是这方面的专家。虽然我已经关注了很长时间，仔细了解区块链仍然是从今年年初。本文中的错误和不准确之处，欢迎指正。
区块链的精髓
首先，区块链的主要功能是储存信息。任何需要保存的信息都可以写入区块链或从中读取，所以它是一个数据库。
其次，任何人都可以建立一个服务器，加入区块链网络，成为一个节点。在区块链的世界里，没有中心节点，每个节点都是平等的，整个数据库都是保留的。您可以向任何节点写入/读取数据，因为所有节点最终都会同步，以确保区块链的一致性。
区块链最大的特色
分布式数据库并不是什么新发明，市场上早就有这类产品了。然而，区块链有一个革命性的特点。
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。
正因为无法管理，区块链才无法控制。否则，一旦大公司、大集团控制了经营权，就控制了整个平台，其他用户就不得不服从。
但是，没有管理员，每个人都可以写数据过去。如何才能保证数据的可靠性？万一坏人改了呢？请继续读下去。这就是区块链的美妙之处。
区块链由区块组成。块非常类似于数据库记录。每次写入数据时，都会创建一个数据块。
每个区块包含两个部分。
1.块头：记录当前块的特征值。
2.块主体：实际数据
报头包含当前块的许多特征值。
1:生成时间
2.实际数据的散列(即块主体)
3:前一个块的散列
4:
在这里，你需要了解什么是哈希（hash），这是理解区块链必需的。。
所谓‘哈希’，就是计算机可以对任何内容计算出一个长度相同的特征值。块的哈希长度是256位，也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。而且可以保证，只要原始内容不一样，对应的hash就一定不一样。
例如，字符串123的散列是
a 8 FDC 205 a 9 f 19 cc 1c 7507 a 604 C4 f 01 b 13d 11d 7 FD 0(十六进制)，换算成二进制就是256位，只有123能得到这个hash。(理论上其他字符串有可能得到这个hash，但是概率极低，可以近似认为不可能。)
因此，这里有两个重要的推论：
1:每个块的hash不一样，可以通过hash来识别块。
2.如果块的内容发生变化，它的hash肯定会发生变化。
哈希的不变性
块和哈希是一一对应的，每个块的哈希都是为‘块头’计算的。也就是说，将块头的特征值连接在一起，以便形成一个长串，然后为这个串计算hash。
Hash=SHA256(块头)
以上是块哈希的计算公式，SHA256是区块链的哈希算法。注意，这个公式只包含块头，不包含块体，也就是说，哈希是由块头唯一确定的。
如前所述，块头包含了很多内容，包括当前块体的hash和前一块的hash。这意味着如果当前块体的内容发生变化，或者前一块的hash发生变化，那么当前块的hash一定会发生变化。
这对区块链来说意义重大。如果有人修改了一个块，该块的散列也会改变。为了使后面的块连接到它(因为下一个块包含前一个块的散列)，该人必须依次修改所有后面的块，否则改变的块将在区块链之外。由于后面要提到的原因，哈希计算耗时，短时间内修改多个块几乎是不可能的，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，发生的就是发生的，从此无法改变。
每个街区都与前一个街区相连，这也是“区块链”这个名字的由来。
我的
因为必须保证节点间的同步，所以添加新块的速度不能太快。假设你刚刚同步了一个块，准备基于它生成下一个块，但此时其他节点有新的块生成，你要放弃一半的计算，重新同步。因为每个块后面只能跟一个块，所以只能在最近的块后面生成下一个块。所以，你别无选择，一听到信号就同步。
因此，区块链的发明者中本聪(此为化名，其真实身份尚不得而知)故意刁难添加新的积木。他的设计是平均每10分钟，全网就能生成一个新块，一个小时只有6个。
这种输出速度不是通过命令来实现的，而是通过刻意设置海量计算来实现的。也就是说，只有通过大量的计算才能得到当前块的有效hash，从而将新块加入到区块链中。因为计算量大，所以不能快速起来。
这个过程叫做挖掘，因为计算一个有效哈希的难度就像在世界上寻找一粒合格的沙子。计算hash的机器叫矿机，操作矿机的人叫矿工。
难度
看完这个，你可能会有一个疑问。人们都说挖掘很难，但挖掘不就是计算机计算出来的哈希吗？这就是电脑的长处。怎么会变得很难计算呢？
原来不是什么hash都可以用。块链接只接受符合条件的哈希。这个条件特别苛刻，以至于大部分哈希都不符合要求，必须重新计算。
原来块头包含一个难度系数，决定了哈希计算的难度。例如，第100，000个方块的难度系数是14。58660.88868888671
区块链协议规定，用一个常数除以难度系数就可以得到目标值。显然，难度系数越大，目标值越小。
哈希的有效性与目标值密切相关。只有小于目标值的哈希才有效，否则哈希无效，必须重新计算。因为目标值很小，hash小于这个值的几率极小，可能要计算10亿次才算一次。这是采矿如此缓慢的根本原因。
如前所述，当前块的哈希由块头唯一确定。如果要对同一个块重复计算hash，就意味着块头必须不断变化，否则不可能计算出不同的hash。标题中的所有特征值都是固定的。为了改变标题，中本聪特意添加了一个随机术语，叫做Nonce。
Nonce是一个随机值，矿工的作用其实就是猜测Nonce的值，让块头的hash可以小于目标值，这样就可以写入区块链。随机数很难猜测。目前只能用穷举法一个个试错。根据协议，Nonce为32位二进制值，即最大值可达21.47亿。第100，000个块的Nonce值是274，148，111。可以理解为挖掘者从0开始计算2.74亿次得到一个有效的Nonce值，使得计算出来的hash满足条件。
幸运的话，也许我们很快就能找到Nonce。运气不好的话，可能已经计算了21.47亿次，但是还没有找到Nonce，也就是当前块不可能计算出满足条件的hash。此时，协议允许矿工改变区块并开始新的计算。
难度系数的动态调整
前面说过，挖掘是随机的，不可能保证十几分钟就能产出一个区块，有时候哪怕一分钟，有时候可能几个小时都没有结果。一般来说，随着硬件设备的完善，矿机数量的增加，计算速度会越来越快。
为了保持十分钟的输出速度不变，中本聪还设计了难度系数的动态调整机制。他规定每两周调整一次难度系数(2016块)。如果这两周积木的平均生成速度是9分钟，就意味着比法定速度快了10%，那么接下来的难度系数就要提高10%。如果平均生成速度是11分钟，就意味着比法定速度慢了10%，那么下一个难度系数就会下调10%。
难度系数越高(目标值越小)，挖掘难度越大。
区块链分叉
即使区块链是可靠的，还有一个问题需要解决：如果两个人同时向区块链写入数据，也就是说两个块同时加入，因为都连接到前一个块，就形成了分叉。这个时候应该采用哪个区块？
当前的规则是新节点总是采用最长的区块链。如果区块链有分叉，它将看到哪个分支在分叉点后面，首先到达六个新块(称为“六个确认”)。按照10分钟区块计算，一个小时就可以确认。
由于新块的生成速度是由计算能力决定的，所以这个规则意味着计算能力最强的分支就是真正的区块链。
摘要
区块链作为无人分布式数据库，从2009年开始已经运行了8年，没有出现大的问题。这证明是可行的。
但是，为了保证数据的可靠性，区块链也有自己的成本。首先是效率，数据写入区块链至少需要十分钟。如果所有节点都同步数据，则需要更多时间。二是能耗，区块的生成需要矿工无数次无意义的计算，非常耗能。
因此，区块链的适用场景实际上非常有限。
3.采矿收入可以弥补其自身的成本，采矿收入可以弥补其自身的成本。
目前区块链最大的应用场景(可能也是唯一的应用场景)是以比特币为代表的加密货币。
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