区块链的构成

一、什么是区块？

区块链由一个个区块（block）组成。数据通过载体形成文件，永久记录在数字货币网络上。我们把这个载体称之为区块（block），每一个区块就是一个数据库，无数的区块链接起来，就形成区块链。新的区块被添加到链的末端，数据一旦书写，就很难修改或删除。

区块很像数据库的记录，每次写入数据，就是创建一个区块。

每个区块包含两个部分。

区块头（Head）：记录当前区块的特征值

区块体（Body）：实际数据

区块头包含了当前区块的多项特征值:生成时间、实际数据（即区块体）的哈希、上一个区块的哈希...

创始区块

区块链的第一个区块，即为创世区块。它是区块链里所有区块的共同祖先。你从任一区块，循链向后回溯，最终都将达到创世区块。

哈希（hash）

所谓"哈希"就是计算机可以对任意内容，计算出一个长度相同的特征值。区块链的 哈希长度是256位，这就是说，不管原始内容是什么，最后都会计算出一个256位的二进制数字。而且可以保证，只要原始内容不同，对应的哈希一定是不同的。

举例来说，字符串123的哈希是a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0（十六进制），转成二进制就是256位，而且只有123能得到这个哈希。（理论上，其他字符串也有可能得到这个哈希，但是概率极低，可以近似认为不可能发生。）

因此，就产生两个重要的推论。

推论1：每个区块的哈希都是不一样的，可以通过哈希标识区块。

推论2：如果区块的内容变了，它的哈希一定会改变。

Hash 是不可修改。

区块与哈希是一一对应的，每个区块的哈希都是针对"区块头"（Head）计算的。也就是说，把区块头的各项特征值，按照顺序连接在一起，组成一个很长的字符串，再对这个字符串计算哈希。

哈希由区块头唯一决定，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的哈希改变。

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。为了让后面的区块还能连到它（因为下一个区块包含上一个区块的哈希），该人必须依次修改后面所有的区块，否则被改掉的区块就脱离区块链了。由于后面要提到的原因，哈希的计算很耗时，短时间内修改多个区块几乎不可能发生，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。

每个区块都连着上一个区块，这也是"区块链"这个名字的由来。

二、区块链分叉

区块链中的任一一个区块，到达创世区块的路径只有一条，但是，从创世开始，会出现分叉的情况。当创建的两个区块时间差只有几秒时，经常会创建出一个分叉区块。

在比特币挖矿中，由于每个矿工的区块数据都不一样，所以他们解题得出的结果也是不一样的，都是正确答案，只是区块不同。于是，区块链在这个时刻，出现了两个都满足要求的不同区块。由于距离远近，不同的矿工看到这两个区块是有先后顺序的。通常情况下，矿工们会把自己先看到的区块复制过来，然后接着在这个区块开始新的挖矿工作。

我们把这种现象叫做分叉。

由于解题能力和矿工的数量成正比，因此两条链的增长速度也是不一样的，在一段时间之后，总有一条链的长度要超过另一条。当矿工发现全网有一条更长的链时，他就会抛弃他当前的链，把新的更长的链全部复制回来，在这条链的基础上继续挖矿。所有矿工都这样操作，这条链就成为了主链，分叉出来被抛弃掉的链就消失了。

最终，只有一条链会被保留下来，成为真正有效的账本，其他都是无效的，所以整个区块链仍然是唯一的。

软分叉

还有一种情况，就是矿工不遵从同样的机制，那么也会出现分叉。这种分叉又有两种情况：

一是由于整个区块链系统软件的升级，一部分矿工没有来得及升级，出现了遵从不同机制产生的分叉。当这部分矿工升级系统后，这个分叉就会消失，我们称这种分叉为软分叉。

二是由于矿工之间出现分歧，一部分矿工决定采用不同的机制，产生出来的分叉是不会消失的。我们一般把这种分叉称为硬分叉。

硬分叉

区块链圈里第一个有影响力的硬分叉应该是以太坊的分叉事件。

以太坊上一个著名的项目The DAO由于其自身漏洞，导致黑客窃取了当时价值约6000万美元的以太币。2016年7月，以太坊开发团队通过修改以太坊软件的代码，在第1920000个区块强行把The DAO及其子DAO的所有资金全部转到一个特定的退款合约地址，从而“夺回”黑客所控制的DAO合约币。

由于一部分矿工并不认同这个修改，于是形成两条链，一条为以太坊(ETH)，一条为以太坊经典(ETC)，各自代表不同的社区共识以及价值观。当以太坊发生了这次硬分叉后，产生了两条区块链。

由于这两条链在发生分叉之前的数据都是一样的，一个非常有意思的现象出现了：原本持有以太币(ETH)的人，发现自己除了持有原有的ETH外，又有了相同数量的ETC。

区块链的硬分叉，没有减少资产，反而让人手里多了一种资产，于是区块链分叉就成了一种资产凭空增加的方式。

三、区块链的衍生概念

公链

公链是指全世界任何人都可以读取、发送交易且能获得有效确认的共识区块链。

公链的安全由工作量证明机制（pow）或权益证明机制（pos）等方式负责维护。它们是以经济奖励与加密数字验证相结合的方式而存在的，并遵循着一般原则：每个人可获得的经济奖励，与对共识过程做出的贡献成正比。这些区块链通常被认为是完全去中心化的。

私链

私链就是完全私有的区块链，其写入的权限仅在一个组织或者个人手里，读取权限或者部分对外开放，或者完全不开放。

公链和私链的特点

公链特点：

1、中立、开放、去中心化；

2、不可更改，不可撤销；

3、拥有网络效应；

抗审查性高。

私链的特点：

1、规则易于修改（交易、余额等）；

2、交易成本低（交易只需几个授信节点验证即可）；

3、读取权限受限。

联盟链（Consortium blockchains）

联盟链是指其共识过程收到预选节点控制的区块链。

例如，有15个金融机构组成一个共同体，每个机构都运行着一个节点，而且为了使每个区块生效，需要获得其中10个机构的确认。

联盟链或允许每个人都可读取，或只允许参与者读取，或走混合路线，联盟链可视为部分去中心化。