区块链技术如何工作？

区块链技术是互联网3.0或互联网协议。 它由多种技术组合实现，正逐渐掀起一场革命。 按照我们目前所了解的情况，它有可能改变许多业务场景，但并不那么容易理解这些内容。 所以接下来的内容让你了解区块链是如何工作的。1 什么是区块链技术？2 区块链如何工作？2.1 独立验证交易2.2汇总已验证交易2.3 挖掘区块（挖矿）2.4 多个分支处理3 如果有黑客试图破解系统会怎么样？

1 什么是区块链技术？

区块链是一个分散的不可变记录的分布式数据库，其中的交易收到很强的加密算法保护，通过共识算法维护网络状态。简而言之，区块链是包含许多信息区块组成的链。在1991年最开始描述该技术，其目的是在数字内容中添加时间戳，用来避免任何记录的回滚。然而，在中本聪用它创造数字加密货币“比特币”时，这项技术的真正潜力才得以实现。

2 区块链如何工作？

我们通过区块链网络进行简单交易的例子来了解区块链：

如果James转正发5BTC给他的朋友Kevin。现在该交易以数字信息的形式广播。数字信息具有独特的签名，类似于就像您的签名提供文档拥有权，数字签名证明了交易是真实的。现在这个生成的交易广播到P2P网络中。

P2P网络传播交易假设网络中的节点A第一个接收交易。2.1 独立验证交易节点A在向其邻居发送交易之前，该节点将先验证每个比特币交易。

系统只保证有效交易在网络中传播，而无效交易在收到他们的第一个节点处被过滤处理。每个节点根据标准的长度来确认每笔交易。2.2汇总已验证交易通过矿工挖矿产生新的区块，并将这些交易保存到区块中，通过工作量（POW）验证算法显示最后计算结果。

自动确认每个接收的交易，在传播交易之前，每个节点都会制作一个有效（但未确认）的交易池，称为交易池、内存池或mempool。交易被挖掘节点收集，验证，然后像其他节点一样中继新交易与其他节点不同，矿工节点将这些事务收集到候选块中下面的例子将更好的理解交易过程假设Andy是矿工。 （矿业节点维护区块链的本地副本,这些副本是自2009年比特币系统开始以来创建的所有区块列表）

现在，收到到所有交易到区块块中后，Andy需要构建块头。 现在这一步对了解区块链是如何工作很重要。构建区块头部结构构建区块头部，矿工节点需要填写以下六个字段

一旦Andy的节点将所有字段填充到块头中，Andy就开始挖掘该块。2.3 挖掘区块（挖矿）当块头以及所有其他字段填写完成之后，开始挖掘区块其目标是为nonce找到一个值，使区块头HASH小于难度目标矿工节点需要在十亿或数万亿个随机数值找到满足要求的随机数现在Andy的节点已经构建了一个候选块，现在是Andy的矿机“挖掘”该块的时候了，以找到一个POW算法的解决方案，使该区块有效的。POW工作证明是一个很难产生的昂贵、耗时的数据，但其他人满足某些需求时很容易验证。寻找谜题 - 为什么很难？SHA-256是一种单向函数，暴力(破解)是获得特定输出值的唯一方式一般情况下，需要很多随机猜谜才能找到解决方案平均需要10分钟左右才能找到最终的解决方案为了维持可预测分配币，当参与猜谜的人越多时，猜谜难度越来越大，难题将越来越难以解决。现在，使用工作证明POW算法验证区块，Andy的挖矿节点必须达到难度目标。

让我们看看难度是如何体现的。难度描述该区块包含一个难度目标，称为“难度 bits”或仅“bits”假设区块以0x1903a30c作为难度bits。 该表示法将通过系数/指数格式表示难度目标，前两个十六进制数字(19)作为指数和后六个十六进制数字(03a30c)作为系数根据上述表示法，计算难度目标的公式为：所以，Andy的挖矿节点难以实现的难度系数很难达到难度目标。 让我们看看接下来会发生什么。成功挖到区块Andy有多台硬件采矿设备，每个都以很快的速度并行运行SHA256算法Andy图形桌面版的挖矿节点将区块头传输到他的采矿硬件，该采矿硬件每秒万亿计的生成随机数大概挖11分钟区块的时候，其中一台硬件矿机发现一个解决方案并将其发送回挖矿节点紧接着Andy的采矿节点将区块发送给所有的同伴同伴接收后验证并传播新块。现在Andy挖到的区块在网络中传播，每个完整节点将独立验证该区块每个区块的独立确认在比特币的共识机制中，每个新块都由网络上的每个节点独立验证这样确保只有有效的块在网络上传播节点根据一系列必须全部满足的标准进行检查验证该块组装和选择区块链一旦有节点验证了新块，它就会尝试通过将区块连接到现有区块链来组装新的区块链

在上图所示的网络中，一旦节点（橙色）验证了该块，它就通过将该区块连接到现有区块链来组装形成新的区块链。一旦该区块被网络验证，它就成为区块链的一部分并且成功地解决块区块组装，挖到该区块的矿工将获得奖励。矿工奖励由于矿工们使用他们宝贵的资源来验证这个区块，所以他们会获得金钱奖励以比特币为例，他们获得一些新创建的比特币作为奖励问题出现了，在多个区块被验证有效的情况下会发生什么？是的，这确实是可能的！ 在这种情况下，存在多个分支。2.4 多个分支处理尽管问题很严峻，但有可能同时存在多个区块区块链中的几个分支在这种情况下是可能的存在的每个人都应该在他们收到的第一个块的顶部构后简单地构建区块

其他节点可能以不同的顺序接收了这些区块他们将第一次收到进行构建区块

当有人解决下一个区块时，领队的将会被破坏，但是这种情况很少多次连续发生在这种情况下，区块链将迅速稳定下来一般规则是各个节点切换到可用的最长链

区块链迅速稳定下来。 每个节点都与总账的当前状态一致。

至此，所以共识规则将模糊的情况进行处理，最终保存在区块链网络中现在又出现了另一个问题，如果有人试图改变系统中的任何交易或记录会怎么样？3 如果有黑客试图破解系统会怎么样？一旦区块被破解，加密HASH输出成为该块的标识符。

由于区块链记录的是后向链接分布式数据库。 当一个块形成时，密码HASH输出将成为该块的标识符，该区块与下一个区块相关联，从而创建区块链。

因此区块链是由强大的加密算法保护，无法更改任何记录。如果有人试图改变任何块中的任何交易，那么区块的HASH会发生变化，而且它之前的区块的HASH也将会改变。这一套连锁操作，导致节点不能达成共识，所以就可以很容易地检测到欺诈行为。