《区块链100问：从小白到大哥》：区块是如何产生的？如何链接

上一期，我们通过两个例子的对比，简单说明了区块链是什么，它的价值是什么。 今天我们继续上一期的内容，继续聊下一期内容，《区块链100问：从小白到老大哥》专辑第二问：区块如何连接形成区块链？ （以比特币区块链为例）

在说这个内容之前，我们先了解几个基本概念：

1块：比特币交易记录将存储在数据块中。 比特币系统在大约 10 分钟内生成一个块。 每个区块由区块头（Header）和区块体（Body）组成。 封装了当前版本号（Version）、前区块地址（Prev-block）、时间戳（Timestamp）、随机数（Nonce）、当前区块目标哈希值（Bits）、默克尔树根值（Merkel-root）和其他信息。

块状结构

2 默克尔树：比特币的每一笔有效交易都需要用私钥进行数字签名，以获得哈希值。 在默克尔树中，每笔交易的哈希值都是成对哈希的，最后得到一个哈希根值（多次哈希运算最终得到一个哈希值，加上哈希运算的特性保证交易不会重复，不能被重复forged）存储在区块头中，默克尔树本身属于区块体。

3 挖矿：挖矿是矿工争夺区块记账权以获得相应比特币奖励的过程。

4 哈希算法：简单来说就是将任意长度的消息压缩成固定长度的消息摘要的功能。 （比较啰嗦，但概念不重要。） 哈希运算有两大特点使其适用于区块链。 一是操作不可逆，即Hash(A)=B，但是即使知道B被哈希了结果，哈希之前的系统A也无法启动。 其次，交易记录的输入值任何细微的变化都会彻底改变得到的结果。 哈希运算的结果称为哈希值。

5 P2P网络：peer-to-peer的简称比特币区块体记录了哪些信息，计算机对等网络。 在P2P网络中，所有节点（成功加入网络的计算机视为一个节点）具有相同的身份和地位，可以平等地传递信息和分配任务。

P2P网络示意图

6 数字签名：一种采用公钥加密技术的数字信息认证技术。

7 时间戳：指从格林威治标准时间1970年1月1日00:00（北京时间1970年1月1日08:00:00）到现在的总秒数，通常是一串字符，唯一标识一个时刻及时。 时间戳为数据记录增加了一个时间维度，使得数据追溯更加容易，也使得历史重现成为可能。 它还使区块链能够用于时间敏感的领域，例如公证和知识产权登记。

8 Private key and public key：这个概念本身就比较难理解，就不啰嗦了。 我们可以认为私钥就是我们银行卡的密码，公钥就是银行卡号。 不同的是，银行卡密码忘记了是可以找回的，但是比特币中的私钥一旦丢失，如果没有安全的备份，就永远找不回来了，私钥下的比特币就无法找回了。被检索。

9 UTXO：Unspent Transaction Output，未花费交易的输出，除了创世区块的挖矿奖励外，任何一笔交易都必须是另一笔交易的未花费交易输出。 头晕了吗？ 好吧，简单粗暴一点，你给我的比特币一定是你没有给过别人的，否则我不要（当然一般情况下是不能给的，除非我有超过51个）全网算力的百分比）。 类比现实世界，一枚硬币不能花两次，但在虚拟货币中，可能会发生多次交易，即“双花”。

好了比特币区块体记录了哪些信息，概念大概介绍完了，下面说说区块链形成的具体过程：

我们假设 Alice 想转 5 个比特币给 Bob，

第一步，Alice创建一张交易单，写上“我要转5个比特币给Bob”，并输入她的私钥解锁账户中的5个比特币；

第二步，技术后台对“我要转5个比特币给Bob”进行哈希运算，用密码学对Alice的私钥进行加密，得到Alice的数字签名；

第三步，技术后台将Alice的数字签名和公钥发送给智能合约；

第四步，技术后台向智能合约发送交易订单；

第五步，技术后台使用Alice的公钥对数字签名进行解密，得到哈希值a；

第六步，技术后台对交易订单信息进行哈希运算，得到哈希值b，

第七步，在后台验证哈希值a和b是否一致。 如果一致，则使用P2P网络在全网广播交易。 如果不一致，交易将被拒绝；

第八步，后台根据当前挖矿难度系数设置下一个区块的目标哈希值，矿工开始挖矿，争夺记账权；

第九步，当一个矿工挖到一个合法区块后，完成区块头上的信息，包括时间戳、版本号、前一个区块的哈希值、默克​​尔树根等网络广播，其他矿工将不再进行区块的挖矿动作，而是转向验证区块的合法性；

第十步，验证区块合法性（UTXO和数字签名）后，挖入区块链的矿工获得代币奖励，其余矿工将该区块包含在自己的区块链顶端，形成更长的主链，然后争夺下一个区块的记账权。

这种往复保证了比特币系统的运行，这也是比特币能够维持至今的原因。

好了，今天的内容就到这里。 综上所述，我们用一个具体的例子来说明区块是如何产生的，以及如何将它们连接到区块链上。 这个过程离不开后台技术和矿工的支持。 算力贡献，最终将交易记录写入真实、唯一、可追溯、不可篡改的区块链，实现虚拟网络中的价值交换。

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下一期，我们将为您解读“什么是挖矿？世界前五的矿池中有四个在中国，是国人的骄傲吗？” 敬请期待~