区块链学习基础篇—运作原理（2）
在讲解区块链的工作原理之前，先将区块链中涉及的几个核心概念做一个简单的描述
1.区块
区块简单来说的话就是一个数据库，由包含元数据的区块头和包含交易数据的区块构成。
2.哈希算法
哈希算法是区块链中保证交易信息不被篡改的单项密码机制。哈希算法接受一段明文后，以一种不可逆的方式将其转化为一段长度较短，位数固定的散列数据。
哈希算法2个特点：
（1）加密过程不可逆
（2）输入的明文与输出的散列数据一一对应，任何一个输入信息的变化，都必将导致最终输出的散列数据的变化
3.公钥和私钥
比特币私钥其实是使用SHA-256生成的32字节（256位）的随机数，有效私钥的范围则取决于比特币使用的secp256k1 椭圆曲线数字签名标准。大小介于0x1 到0xFFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFE BAAE DCE6 AF48 A03B BFD2 5E8C D036 4140之间的数几乎都是合法的私钥。
在私钥的前面加上版本号，后面添加压缩标志和附加校验码，（所谓附加校验码，就是对私钥经过2次SHA-256运算，取两次哈希结果的前四字节），然后再对其进行Base58编码，就可以得到我们常见的WIF（Wallet import Format)格式的私钥。
私钥经过椭圆曲线乘法运算，可以得到公钥。公钥是椭圆曲线上的点，并具有x和y坐标。公钥有两种形式：压缩的与非压缩的。早期比特币均使用非压缩公钥，现在大部分客户端默认使用压缩公钥。
由于数学原理，从私钥推算公钥是可行的，从公钥逆推私钥是不可能的。
初识比特币的人常有一种误解，认为比特币公钥就是地址，这是不正确的。从公钥到地址还要经过一些运算
4.时间戳
区块链中的时间戳从区块生成的一刻起就存在于区块之中，它对应的是每一次交易记录的认证，证明交易记录的真实性。
时间戳是直接写在区块链中的，而区块链中已经生成的区块不可篡改，因为一旦篡改，生成的哈希值就会变化，从而变成一个无数的数据，每一个时间戳会将前一个时间戳也纳入其随机哈希值中，这一过程不断重复，依次相连，最后会生成一个完整的链条。
5.Merkle Tree
（1）什么是 Merkle Tree？
Merkle Tree，是一种树（数据结构中所说的树），网上大都称为Merkle Hash Tree,这是因为 它所构造的Merkle Tree的所有节点都是Hash值。Merkle Tree具有以下特点：
它是一种树，可以是二叉树，也可以多叉树，无论是几叉树，它都具有树结构的所有特点；
Merkle树的叶子节点上的value，是由你指定的，这主要看你的设计了，如Merkle Hash Tree会将数据的Hash值作为叶子节点的值；
3 非叶子节点的value是根据它下面所有的叶子节点值，然后按照一定的算法计算而得出的。如Merkle Hash Tree的非叶子节点value的计算方法是将该节点的所有子节点进行组合，然后对组合结果进行hash计算所得出的hash value。
（2） Merkle Tree的应用
目前， 在计算机领域，Merkle Tree大多用来进行比对以及验证处理。比特币钱包服务用 Merkle Tree 的机制来作”百分百准备金证明“。在处理比对或验证的应用场景中时，特别是在分布式环境下进行比对或验证时，Merkle Tree会大大减少数据的传输量以及计算的复杂度。例如，就拿图一举例，假如是 15,16.......30是一个个数据块的hash值，我把这些数据从A传输到B，数据传输到B后，我想验证下传输到B上的数据的有效性型（验证数据是否在传输过程中发生变化），只需要验证A 和 B上所构造的Merkle
Tree的root节点值是否一致即可，如果一致，表示数据是有效的，传输过程中没有发生改变。假如在传输过程中，15对应的数据被人篡改，通过Merkle Tree很容易定位找到（因为此时，节点0,1,3,7,15对应的hash值都发生了变化），定位的时间复杂度为O（log(n））
（3）Merkle Tree的优点
相对于 Hash List，Merkle Tree 的明显的一个好处是可以单独拿出一个分支来（作为一个小树）对部分数据进行校验，这个很多使用场合就带来了哈希列表所不能比拟的方便和高效。
比特币的运作原理
在区块链中，所有的节点向上回溯，都会到达源头，即区块链中的第一个区块，也就是“创世区块”。
在“创世区块”诞生之后，比特币的用户通过不断地“做题”，即通过计算寻找满足特定SHA-256哈希值对应的数值解。这个过程就是比特币中的-“挖矿”
当任意一个用户优先计算出符合要求的数值解时，就会在全网范围内广播，而网络中的其他节点收到这条信息会进行验证，若通过验证，其他节点就会放弃计算，并将新创建的区块加到前一个区块的后面。
随着越来越多的人加入比特币的区块链系统，一个又一个哈希值的数值解被找到，在不断重复过程中，新的区块不断地生成，验证，最终形成一个主链。同时，哈希算法的难度也会调整，以此控制用户们解出数据所用的时间。
而在比特币的实际交易过程中，假设比特币中的用户A和B之间要完成一个交易，包含这笔交易的区块向区块链中的所有用户发布广播，全网用户通过验证哈希值来确认这笔交易是否有效，一旦被认证为有效，这个区块就会被加盖时间戳，然后被添加到区块链主链上。
区块链本质是一个互相验证的公开记账系统。这个系统所做的事情，就是记录所有账户发生的所有交易。每个账号的每笔数额变化都会被记录在全网总账本中。而且每个人手上都有一份完整的账本，每个人都可以独立统计出有史以来比特币系统每个账号的所有账目，也能算出任意账号当前余额是多少。
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