了解区块链之前，必须知道的4个名词

掘金K • 20 5 月, 2022 10:12 上午 • 7×24快讯

区块链（Blockchain）可简单形象化地可理解为很多分散在世界各地的区块（Block）以”链”（Chain）的形式串连在一起，就犹如一串铁链一样，由很多小铁环串成一条铁链。这就是区块链的形象化概念。

那么，区块链中的区块实际上是什么呢？以下以比特币（BitCoin）区块链中的区块为例：

一、区块（Block）

上述这张简化版的比特币区块链图中有三个区块Block 1, Block 2, Block 3.

每个区块都包含两个部份：

区块头（Block Header）

区块体（Block Body）

1. 区块头(Block Header）

先看看区块头的数据结构

struct header_structure {
uint32_t nVersion; // 4 bytes - Version
uint8_t hashPrevBlock[32]; // 32 bytes - Previous block header hash
uint8_t hashMerkleRoot[32]; // 32 bytes - Merkle root hash
uint32_t nTime; // 4 bytes - Timestamp
uint32_t nBits; // 4 bytes - Difficulty Target
uint32_t nNonce; // 4 bytes Nonce
};

版本号（Version）

前一个区块的Hash值

能让当前区块与上一个区块形成一个连结，而且能确保区块的顺序及过去区块的准确性；

当前区块的Hash值一定比这个Hash值小；

Merkle Tree Root（Merkle树根节点的Hash值）

Timestamp 时间戳

Difficulty Target 困难值：

这个困难值每2016个区块会调整一次；

Nonce 随机数

表示当前区块工作量证明PoW演算法进行的随机数；

总区块大小固定为80 Bytes

2. 区块体（Block Body）

包含了产生该区块的所有数据，以比特币区块链为例，这里数据即交易记录（Transactions），并以Merkle Tree形式表示；

在比特币区块中，比特币支出和接收交易是一起记录的，整个收支记录包括很多笔记录，而每一笔记录都有自己的索引编号，方便查询。

同时，每笔记录中还包含了生成时间、引用交易的Hash值、交易记录索引编号、比特币支出地址等等的数据。而每一笔收支交易记录都有一个Merkle 节点Hash值，这也是Merkle Tree的一部份，决定了每一个地址都不能够重复交易或被伪造。

以上就是比特币区块链中区块（Block）的结构，那刚才一直说的Merkle Tree 又是怎么一回事呢？

二、Merkle Tree

Merkle Tree是一种用来表示Hash值的数据结构。它的基本结构就是Binary Tree（二元树），每一个非叶子节点（Node），都被标示一个Hash值。由于Merkle Tree的发明人是 Ralph Merkle，当然这就是这个资料结构的名称由来。

他是会把每一笔交易的TxID透过SHA256做加密

HA = SHA256(SHA256(TxA))

HB = SHA256(SHA256(TxB))

HC = SHA256(SHA256(TxC))

HD = SHA256(SHA256(TxD))

Oracle：区块链的关键拼图

网络上有许多文章将区块链中的Oracle 翻译为神谕、预言机，而区块链中的Oracle并不是美国的甲骨文软件公司，而是指一个能够提供外部的真实数据给区块链的数据库，如果区块链是蝙蝠

如此类推，然后两两连接（Concat）在一起，再进行加密：

HAB = SHA256(SHA256(HA+HB))

HCD = SHA256(SHA256(HC+HD))

直至出现Merkle Tree Root为止：

HABCD = SHA256(SHA256(HAB+HCD))

这样就得出与上图一样的Merkle Tree。

而这里Merkle Tree Root 也就是上面提到的头块头中的 Merkle Tree Root 部份，而下面的部份就是所有的交易记录。

三、创世区块Genesis Block

创世区块Genesis Block 这个名字听起来很像很了不起的样子，实际上就是区块链的第一个区块，结构上与链中其他区块都没差别。

那么区块链中的创世区块、区块、Mrekle Tree的关系是怎样的？

在创建区块链时，首先要建立创世区块Genesis Block，此时，Genesis Block 就会有属于它的Hash值，然后使用演算法运算，得出第一个区块Block #1，那么，Block #1也会有属于它的Hash值，还记得区块头结构中有个叫”前一个区块的记录”（Hash Of Previous Block Header）吗？没错，Block #1 就会把Genesis Block的值放进这个位置，这样，就相当于连结到前一个Block，即创世区块Genesis Block ，如此类推，不断产生的区块都使用这种方式连接起来，这样，就形式大家耳熟能详的区块链Blockchain了。

区块到底能做什么呢？每一个区块，都能用来「记帐」，整个区块链Blockchain 串接起来就是一本完整的帐册，所以说，区块链Blockchain 也叫做Distributed Ledger（分散式帐本）。

慢着，上面一直在说的Hash值又是什么啊？

四、Hash

Hash值比较

在工作量证明PoW时，到底是怎样比较Hash 值的大小？其实就是将Hash值先转换为big integer再比较。

Hash值对区块的影响

每个区块的Hash 都是不一样的，可以通过Hash 标识区块；
如果区块的内容变了，它的Hash 一定会改变；

Hash的不可修改性

由于区块与Hash 是一一对应的，每个区块的Hash 都是针对”区块头”（Head）计算的。

上面提到，区块头包含很多内容，其中有当前区块体的Hash（注意是”区块体”的Hash，而不是整个区块），还有上一个区块的Hash。这也意味着，如果当前区块的内容变了，或者上一个区块的Hash 变了，一定会引起当前区块的Hash 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Hash 就变了。为了让后面的区块还能连到它，该人必须同时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Hash 的计算非常耗时，同时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。

看到这里，如果还不清楚，可以从这里倒着向上看一次，应该就会很清楚区块到底实际上是怎么一回事了。

区块是区块链中的基本组成部份，每个区块链的数据结构、每个在结构内包含的元素（前一个区块的Hash值、加密运算方式、时间戳、签名等等）都与整个区块、甚至整个区块链息息相关，正因为这种巧妙设计，令到区块链可靠性、不可逆、无法篡改的特性更为突出。而深入地了解区块中各项的组成部份及相互之间的关系，将对接下来学习建立属于自己的区块链及应用，打下良好的基础。

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