白话“区块链技术”之延伸阅读——区块链中的hash机制

【本部分不独立成文，仅作为《白话区块链技术》一文得延伸阅读。】

区块很像数据库的记录，每次写入数据，就创建一个区块。每个区块包含区块头（Head）和区块体（Body）两部分，区块头记录当前区块的多项特征值，区块体存储实际数据。若干区块以链表的形式连接在一起，便成了区块链。

那么什么是哈希（hash）呢？哈希是一种函数映射机制，也可以理解为一种算法，这种算法会把任意长度的内容变成一串长度固定的字符（二进制数字串），这就是所谓的哈希值。简单地说就是：用一个HASH函数对自变量A求值，得到哈希值B，即B=HASH（A）。Hash函数有很多种，主要目的是比较两个数据是否相同。例如，下载的文件有没有在下载过程中遭到破坏，计算一下，看看和官方的Hash值是否相同即可。比特币的区块链要保证不可修改，靠的就是HASH机制。每个区块都计算生成了一个哈希值，一旦数据被篡改，求得的哈希值便与原哈希值相差甚远。常用的SHA_256算法求得的哈希值是256位定长的二进制编码。

【讲到这里，机敏的童鞋肯定要问：对SHA_256而言，如果x长度超过256位，那HASH函数就是多对一映射，不同的x岂不是也可能映射为相同的y值？没错，可能性是有，但如果要人为地寻找一个x’，使得x篡改为x’后，HASH(x’)=HASH(x)，这一过程很难，以目前的计算能力来说，短时间难以做到，因此暂不作考虑。】

区块头中“上一个区块的hash（pre_hash）”和“当前区块的hash”这两个域保存的便是将相应区块内的几个域作为自变量，用HASH函数算出的哈希值。HASH函数的选择有明确要求，不同的x对应的y值不能相同，并且由y无法逆推出x值。常用的SHA_256生成的HASH值y为256位二进制数。由此可以推得：

1.因为区块头各不相同（包含不同的时间戳），区块头的哈希值自然也各不相同，因此可以通过区块头的哈希值标识区块（不妨将该值称作区块的哈希）；

2.如果区块体的内容变了，那么区块头中与之对应的哈希值也会相应改变，继而导致新算出的区块哈希不同于之前。

前面说过，区块头包含很多内容，其中有当前区块体的哈希，还有上一个区块的哈希。这意味着，如果当前区块体的内容变了，或者上一个区块的哈希变了，一定会引起当前区块哈希改变。

这一点对区块链有重大意义。如果有人修改了一个区块，该区块的哈希就变了。为了让后面（编号比它大的）的区块还能连到它，该人必须依次修改后面所有的区块（因为下一个区块包含上一个区块的哈希），否则被改掉的区块就脱离区块链了。

由于哈希值的计算极为耗时，短时间内修改多个区块几乎不可能，除非有人掌握了全网51%以上的计算能力。正是通过这种联动机制，区块链保证了自身的可靠性，数据一旦写入，就无法被篡改。这就像历史一样，发生了就是发生了，从此再无法改变。