区块链中的哈希指针及数据结构

哈希指针是一种数据结构，确切地说，是一个指向数据存储位置的指针，同时也是位置数据的哈希值。哈希指针除了包含通常的指针外，还包含一些数据信息以及与这些信息相关的密码哈希值，这就使得正常的指针可用于取回信息，哈希指针用于验证信息是否发生改变。哈希指针不但可以告诉你存储的位置，并且还可以验证数据没有被篡改过。

区块链可以看作一类使用哈希指针的链表（如下图所示）。 这个链表连接一系列的区块，每个区块包含数据和指向表中前一个区块的指针。区块链中，前一个区块指针由哈希指针所替换，因此每个区块不仅仅告知前一个区块的位置，也提供一个哈希值去验证这个区块所包含的数据是否发生改变。

使用区块链技术可以构造一个防篡改的日志系统，在系统中，日志节点链表用来储存数据，链表节点通过哈希指针来连接，新节点则追加在该日志链表的尾部。并且，日志链表的头部和哈希指针指向的头部的节点内容不可改变。如果日志中的某个数据被篡改，那么篡改后的数据与后一个区块的哈希指针不匹配，系统可以检测出。因此，只要我们保存好链表最后的那个哈希指针，就一定能发现是否有人篡改了区块数据。（如下图）

假定攻击者改变了节点k的数据，由于其后继节点k+1存储了节点k的哈希值，密码哈希函数的抗碰撞性，使其通过简单计算节点k数据的哈希值，就能发现计算结果与节点k+1的哈希指针值不一致，因此可断定节点k或节点k+1的信息被篡改。当然也存在一种可能性，攻击者连续改变前一个节点的哈希值来掩盖不同。但这个策略在处理日志链表的头节点时将会失败，尤其是一旦将链表头部的哈希指针存储在不能改变的地方，攻击者将不可能改变任何节点而不被发现。

因此，若攻击者想在日志链表中的任意位置改变数据，为保持一致性，他必须沿链表头部方向修改所有的哈希指针，最终会因无法改变链表头部而失败。因此，只需单个哈希指针，基本上就能保证整个链表的哈希值的一致性，从而达到防篡改的目的。