区块链和区块头

一个广泛分布的数据库，或者说区块链，主要用于并发事务。比特币是区块链技术中最知名的应用之一。区块头用于处理构成区块链的众多区块或节点中的每一个。

了解区块链区块是如何构建的

区块是区块链的基本构建单元。它包含重要的交易数据。任何交易的细节，无论是涉及供应链中的数据交换，还是像加密货币（如比特币）的转账，都会被打包成一个名为区块的数字结构。除了交易数据外，区块还包含一个时间戳，指示交易的完成日期。

密码学被用来确保信息不能被篡改。因此，每个区块都有一个称为“哈希”的特殊标识。这个由字母数字字符组成的字符串充当区块的数字指纹，能够确认区块链上的交易。由于哈希是通过复杂的数学过程产生的，即使对交易数据进行微小的修改也会产生一个完全不同的哈希，极大地增强了区块链对抗篡改和欺诈的安全性。另一个对理解区块结构至关重要的术语是“nonce”，它是“仅使用一次的数字”的缩写。矿工在区块中添加这个随机文本是为了改变区块生成的哈希。矿工会尝试不同的 nonce，直到找到一个满足特定要求的哈希。确定合适哈希的难度是使挖矿具有竞争力的原因。

在获得并验证了生成有效哈希的合适 nonce 后，该区块就会被上传到区块链。

区块头部分组件

1. 时间戳：区块链使用此信息来表明特定区块的使用时间。它还将此信息作为参数来确认任何区块的合法性。
2. 版本：这表明此特定区块正在运行三个区块链版本中的哪一个。
   
   • 区块链版本 1.0（加密货币）：数据存储在公共账本上，例如比特币。
   • 区块链版本 2.0（智能合约）：自我执行的系统，如以太坊，被称为智能合约。
   • 区块链版本 3.0（DAPPS）：此版本的区块链用于构建去中心化结构，例如 Tor 浏览器。
   • 区块链版本 4.0（行业区块链）：此版本的区块链旨在提供经济高效、可扩展的网络，从而实现更大的用户群。
3. 默克尔根（Merkle Root）：为了确定数据是否被篡改、黑客入侵或损坏，默克尔根应用数学算法。例如，它利用二叉树的思想来构建区块的哈希，这被称为默克尔根。例如，如果一个区块有十笔交易，那么为了识别该区块，我们需要将十笔交易合并形成一个哈希值。
4. 难度（Difficulty）目标描述了挖掘网络所需的复杂度和处理能力；如果目标难度很高，则意味着需要更昂贵的机器。例如，BLAKE2 用于提高 SHA-2、SHA-3、RIPEMD 和MD5等难度目标算法。
5. Nonce：“仅使用一次的数字”的缩写，这是区块链矿工查找的一个数字；平均而言，找到正确的 nonce 大约需要十次尝试。由于 nonce 是一个 32 位数字，其最大可能值为 2^(32)，因此比特币矿工确定正确的整数值（一个介于 0 和 2^(32) 之间的随机整数）在计算上非常困难。
6. 前一哈希（Previous Hash）：由于区块链由链接的节点组成，这些节点统称为区块，因此前一哈希包含前一个节点的哈希地址。区块链中的第一个区块称为创世区块（Genesis Block），它没有前一个区块的哈希值。

区块在交易安全和验证中的功能

理解区块链系统中交易的流程至关重要。例如，当用户希望向另一个用户发送特定数量的加密货币时，交易详细信息会被合并到一个区块中并提交到一个称为“mempool”的队列。在这里，它等待验证。这就是矿工或验证者发挥作用的地方。网络上的这组用户通过应用其计算能力来解决复杂的数学难题——这个过程称为“挖矿”。之后，成功的矿工或验证者可以通过检查区块的交易来确认所有数据，包括公钥和数字签名，是否真实。

区块奖励用于以加密货币单位补偿矿工的劳动，这作为挖矿过程的激励。一旦交易得到确认，区块就会广播到网络中的每个节点或计算机。在区块上传到区块链之前，这些节点会交叉检查并达成共识，确认它是真实的。节点之间的共识是区块链技术去中心化和安全性的关键组成部分。在此过程结束时，新区块将被添加到链中，从而形成一个不可更改且透明的交易记录。