回答不出来？别说你懂区块链

关于比特币区块的生成以及工作流程，我们都知道是这样的：

一群人参与区块的计算，其中最先计算出区块哈希值的人，将自己算得的哈希值广播发送给其他人。其他人在自己的矿机上进行验证，如果数值正确，会将区块链接到上一个区块，同时最先计算出哈希的那个人获得一定数量的比特币奖励。

我想追问三个问题：

1.如果是算力比不过别人，为什么不提前开始计算下一个区块呢？

2.如果上一个区块的随机数是0X1234567，为什么不直接接着0X1234567算下去？

3.既然矿工是为了寻找一个随机数，那有没有矿工在1分钟左右就找到那个随机数呢？

如果你可以回答出来，可以关闭这个页面了。真的，时间太过宝贵！

比特币的白皮书晦涩难懂，读起来如同嚼蜡。我试着用一些通俗的语言和例子，剖析一个比特币区块的来源，也就是工作量证明背后的原理。当然，还是需要你用大概10分钟的耐心来阅读，才能更加清晰的理解关于区块链的这个重要知识点。至少，出去装逼不会被怼。

开始，我们先从区块的结构来理解：

我们常说一个区块就像一个盒子，里面装的是一条条交易信息。于是，在大部人的想象里面，区块链就像是一排被加工好的，有着前后顺序的盒子！但是，我们都看到过的货物纸盒都会有一个标签，而在区块链的世界这个标签就叫做“区块头”。

我们在BTC.com 在搜索框输入10000，跳出来的页面就是编号10000的区块详情，注意看！摘要，就是我们想象中的“区块头”包含的信息。交易，就是的转账交易记录。

好的，恭喜你！以前你知道的“区块就是一个盒子”，现在你知道了“区块就是贴着标签的盒子”，标签=区块头。

上图红框中Nonce=0x7fe05d3a，对的，它就是传说中的随机数，看上去没那么复杂，但是为何会这么难找呢？

实际上，随机数不是我们要找的，我们是要“通过”这个随机数算得右边的区块哈希（准确的说，应该是叫做区块头哈希，因为哈希实际上和交易信息没有太大关系）

这才是我们最终要得到的真正结果，随机数只是计算哈希时候一个要素而已，而已，而已！

矿工计算时候需要用的数据有这些：

A.上一区块的哈希

B.Merkel树哈希

C.时间戳

D.难度目标值

E.Nonce随机数

这几个概念需要单独解释：

A.上一区块的哈希

现在是打包编号10000区块，那么上一区块编号就是9999，上图可以看到，上一区块的哈希是

B.Merkel树哈希

当前区块包含的所有交易信息的索引，

这里有个不太相关的知识点需要讲一下：尽管单条交易信息的哈希也是32字节，可Merkel树哈希值始终都是32字节，我们可以把它当做一个交易信息的索引即可。

打个不太恰当的比方，我们可以把上面的结构想象成一个祖谱。我们最上面的树根是“孙子”，第二排就是“爸爸”“妈妈”，第三排是”爷爷““奶奶””外公“”外婆“。看！我们只需要通过”孙子“这两个2个字就可以找到另外两个字，而不需要把所有的称呼都记录在Merkel树根，这样的好处就是不会导致数据过大，同时也方便检索每个交易！

认真仔细又好学的你，一定会发现为什么第三排的第三个和第四个一样呢？会不会是我弄重复了？并不是，Merkel数是遵循偶数原则的，当区块包含的数量为单数时，Merkel数会自动的复制一个交易记录的代号出来。所以就有了两个“交易C”

C.时间戳

时间戳就是将当前的时间进行哈希计算后的字符，这个好理解，不多说。

D.难度目标值

还是拿掷骰子打比方，两个骰子。

最开始我们只需要投小于12的点数即可，那很简单。如果比特币网络将难度值调整到2。那我们要投掷到的几率就变小，要投掷的次数也就增加了，相对的难度就肯定增加了嘛！

至于这个数值背后的计算方式，我在这里就不细讲了。我们可以想象难度值就是一个水龙头，它是控制比特币出块速度的一个数值就好了。通常情况下，它规则就是不停变化！矿工需要计算的哈希值，必须要小于这个难度值，区块才能被认可。

到了这里，我需要提醒一下，矿工在创建区块时候，必须要有【上一区块哈希值】（创世区块除外）【Merkel交易引】【时间戳】【难度目标值】！没有上一区块的哈希就像一辆没有汽油的汽车一样，无法启动！

E.Nonce随机数

我们来看看0x7fe05d3a，这个数貌似不太难。我们以彩票来做类比

彩票的数字包括：

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36

哈希数值包括：

1.2.3.4.5.6.7.8.9.a.b.c.d.e.f.g.h.i.j.k.l.m.n.o.p.q.r.s.t.u.v.w.x.y.z

是双色球的中间概率，找到一个区块所需要的随机数哈希值，比中一组500万的双色球几率还要低。我们只需要把它简单的想象成一个随机的数字和字母组合就可以了。

敲黑板，

敲黑板，

敲黑板，

有了上面的共识，我们开始解答开始的3个问题就相对容易了

A代表.上一区块的哈希

B代表.Merkel树哈希

C代表.时间戳

D代表.难度目标值

E代表.Nonce随机数

1.如果是算力比不过别人，为什么不提前开始计算下一个区块呢？

答：理解了区块头，我们就知道需要找到随机数的前提条件有哪些，包括

A+B+C+D 4个数据

但是在对上一个区块哈希值未知的情况下，下列数据也是无法计算的。

A未知？

B可知（假设=2）

C可知（假设=3）

D未知？

E未知？

A+2+3+D+E=Y，

那请问E，等于几？显然，在显示世界问这个问题是会被挨揍的！

2.如果上一个随机数是0X1234567，为什么不直接接着0X1234567算下去？

每个区块的初始值为0，矿工的第一个计算公式是将**（A+B+C+D+0）的结果，再将其进行哈希计算，如果当前哈希结果无法达到目标难度要求（这是矿工的第一次计算），那么矿工会逐渐的在（A+B+C+D）这个数值上加上1，继续进行哈希计算！

同时我们知道，每个区块的哈希和交易数据，以及难度都是不一样的！哪怕是同样的难度值，交易数据和时间戳也是不一样的，那出来的哈希值肯定也是不一样的。看上图，仅仅是在A+B+C+D后面加多一个1，出来的哈希结果完全不一样，没有任何规则可言。那么，如果接着当前的随机数往下算，绝大多数情况下，可能计算的方向就是错误的。

3.既然矿工是为了寻找一个随机数，那有没有矿工在1分钟左右就找到那个随机数呢？

答案是可以的！带来的结果是后面的区块难度相应的会增加，比特币网络会自动的调整难度值，尽可能均衡的将每个区块的生成时间控制在10分钟左右！难度值是比特币区块的智能水龙头！

加多一题，为什么叫工作量证明？而不叫随机数证明？因为其他的矿工可以通过你的得到的数值，通过统计学来估算这个数的难度值，就可以知道找出这个Nonce随机数需要多少工作量，顾名“工作量证明”。

—END—

人生就像一条区块链，

每一天都是一个区块，

昨天的区块里面的事情无法更改，

今天的区块哈希数值正在计算，

明天的区块无法提前计算。

参考资料：精通比特币第二版

区块查询网站：http://btc.com

哈希计算：http://www.fileformat.info/tool/hash.htm