块如何链接在一起？

了解区块链的结构

区块链是一个由一系列块组成的分散的数字分类帐，每个分类账都包含交易列表。连接这些块的方式可确保数据完整性和不变性。每个块包含必需组件：一个块标头，交易列表以及对先前块的引用。块标头包括元数据，例如时间戳， nonce ， merkle root和先前的块哈希。上一个块哈希是前块的加密指纹，它构成了链条链接的骨干。该哈希是使用加密哈希函数（通常在Bitcoin的情况下的SHA-256）生成的，从而确保数据的较小变化也会导致完全不同的哈希。

加密哈希在块链接中的作用

加密散列是如何牢固链接的基础。每个块都会发生一个散列过程，该过程产生了其内容独特的固定长度字符串。创建一个新块时，它包括其自己的标题内的紧密块的哈希。这创建了亲子关系，每个障碍物向后指向。如果有人试图在较早的块中更改交易，则该块的哈希将会改变，使所有依赖原始哈希的后续块无效。这迫使任何攻击者都重新计入以下所有区块，这在良好的区块链中在计算上都是不可行的。链条的不变性直接源于该链接机制由加密哈希助力。

创世纪块如何启动链

任何区块链中的第一个区块都称为创世区。与其他块不同，它不会引用以前的块，因为没有先前的数据。其先前的块哈希字段通常设置为零或预定义的常数。将创世纪块硬编码为使用区块链的应用程序软件。例如，在Bitcoin中，创世纪块是由Nakamoto于2009年1月3日创建的，并包含以下信息：“ Times 03/Jan/2009 2009年第二次BaiLout的Bailout Brink Chancellor。”该块用作所有其他块扩展的锚点。随后的每个块将其血统追溯到这个不变的起点，从而增强了整个链的连续性和真实性。

添加新块的逐步过程

• 一项新的交易是向网络广播，并由节点收集到未确认交易的Mempool （内存池）中。
• 矿工从MEMPOOL选择交易，然后将其编译成候选区块。
• 矿工通过哈希的交易对计算默克尔根，直到保留单个哈希，该杂物包含在块标头中。
• 矿工检索了区块链中最新区块的哈希，并将其插入新块的标题中。
• 然后，矿工开始开始工作证明过程，调整NONCE，直到该块的哈希达到网络的难度目标为止。
• 一旦找到有效的哈希，矿工就会将新块广播到网络。
• 其他节点验证了块的有效性，包括检查上一个块哈希的正确性。
• 验证后，节点将新块附加到其区块链的副本上，从而扩展了链条。

此过程确保每个新块在其之前与一个块绑定，形成一个不间断的序列。

验证块链接和链完整性

网络中的节点通过验证块之间的链接连续验证区块链的完整性。当节点收到新块时，它会执行几个检查。它证实了新块中的先前块哈希与本地链中最后一个块的实际哈希相匹配。它还重新计算新块的哈希，以确保它符合难度。此外，节点验证了块内的所有交易并检查默克尔根。如果这些检查中的任何一个都失败了，则该块将被拒绝。该分布式验证过程可防止篡改并确保整个网络共识。最长的有效链，最积累的工作证明，被接受为分类帐的真实版本。

处理链条分裂和孤儿

有时，两名矿工几乎可以同时解决工作证明难题，从而导致两个有效的块被广播。这创建了一个临时的链条分开，其中网络的不同部分接受不同的块作为最新块。每个节点继续在首先收到的块上构建。当下一个块在其中一个分支上开采时，领带就可以解决。具有更累积工作的分支变成了主链，另一个被放弃了。较短链上的块成为孤立或陈旧的块。这些块中未包含在主链中的交易将返回到孟买进行重新处理。对最长的链条规则的依赖确保网络在单一的商定历史上收敛。

常见问题

块引用可以多个以上的块吗？不，标准区块链中的每个块正好在上一个块哈希字段中正好一个前一个块。这会产生线性的时间顺序序列。虽然某些替代结构（例如有向无环图（DAG））允许多个父录引用，但传统的区块链（例如Bitcoin和以太坊）每个块保持单个向后链路。

如果先前的哈希不正确，会发生什么？如果一个块包含不正确的先前块哈希，则节点在验证期间会拒绝它。该块不会添加到链条中，因为它无法证明与现有分类帐的连续性。这种保障阻止插入欺诈或未对准的块。

在所有加密货币中，块链接机制是否相同？大多数加密货币都使用类似的基于哈希的链式机制，但是细节可能会有所不同。例如，以太坊使用Keccak-256作为哈希功能，而某些区块链实施了不同的共识机制，例如二手证明，这可能会改变提出和验证的块的方式，尽管引用先前区块的基本思想仍然一致。

节点如何知道最新的块？节点通过遵循最长的有效链，并具有最积累的工作证明（或在POS系统中的股份）来识别最新块。他们不断从同行中收到更新，并更新本地副本，以使链条与总数最高的困难相匹配，从而确保整个网络的同步。