區塊鏈 Block Chain
中文翻譯區塊鏈，是bitcoin的底層技術。
區塊鏈本質上是去中心化的分佈式數據庫，與傳統的數據庫不同，區塊鏈的數據是以數據庫的形式存在用戶的電腦上，而傳統的數據庫是中心化的，存在服務器上。爲什麼說區塊鏈是去中心化的數據庫呢，它和分佈式數據庫又有什麼區別呢？
現在很多公司的數據庫都是分佈式的，比如谷歌的數據庫，全球都佈滿了谷歌的數據庫，分佈式數據庫有很多好處，比如容災，負載均衡等，在這裏就不多做介紹。但是分佈式數據庫它的擁有人是谷歌公司，谷歌公司可以對數據庫做任何修改，如果谷歌公司修改這些數據來作惡，這將是一場災難。
對於區塊鏈所對應的去中心化的分佈式數據庫來說，就不存在這種問題，沒有人對區塊鏈的數據擁有全部的所有權，沒有人能隨意修改區塊鏈中的數據，區塊鏈的數據屬於參與區塊鏈上的所有人，不爲個人利益所修改。
對於區塊鏈爲什麼會有這樣的特點，就需要講解一下區塊鏈的原理。
區塊鏈綜述
上圖是比特幣區塊鏈的簡化模型，整個比特幣網絡就是由這一個個Block鏈接起來的。區塊2（Block2）記錄了上一個區塊（Block1）的一些信息（區塊頭的哈希值），下一個區塊又記錄了上一個區塊的信息，這樣就形成了一個類似於鏈條的數據鏈。
Merkle Tree
這裏有一個概念，叫Merkle Tree，它又稱Hash Tree。具體的內容和定義請查看wiki百科-Merkle_tree。在比特幣網絡中，它的作用是保證交易不被修改。
假設有A B C D E這五筆交易，怎麼保證這5筆交易沒有別人修改？一般來說是計算hash值，或者說計算一下該交易的摘要，如果摘要沒有改變，就可以認爲交易沒有被修改。摘要的概念已經被廣泛用於現在網絡中。這裏就是先計算A B C D E這五筆交易的hash值（這個hash值也被稱爲該交易的transaction identifier 或稱txid），然後將A和B的hash值放到一起，再做一次hash運算，得到AB，同理將C和D的hash值放到一起，再做一次hash運算，得到CD，如果現在剩下一個E，它只能和自身的hash值放一起，做hash運算，得到EE。然後將AB和CD放一起，做一次hash運算，EE與自身做hash運算。經過這輪運算後會得到ABCD和EEEE這兩個hash值，然後將這兩個hash值做hash運算，得到ABCDEEEE。最終只剩下一個hash值，這個值就被稱爲Merkle root。整個A B C D E AB CD EE ABCD EEEE ABCDEEEE所構成的，就是Merkle Tree。它記錄了每筆交易的hash值，Merkle root就記錄了這五筆交易的hash值，能代表這五筆交易。在區塊鏈中，Merkle root就代表了這個區塊中所有的交易，如果Merkle root是可信的，就可以認爲這個區塊中的交易是可信的。
將這個區塊的Merkle root和上一個區塊的hash值存入到這個區塊的區塊頭中，就保證了區塊信息的可信。因爲如果你修改了某個區塊的交易信息，那麼Merkle root勢必會不一樣，導致該區塊的區塊頭的hash值改變，下一個區塊進行驗證的時候就會出錯。所以，如果要修改某一個區塊的交易值，就需要修改該區塊及以後所有區塊的信息。如果很容易就能修改以後所有區塊的信息，那麼這種安全保證就沒有任何作用，所以這裏引入另一個概念，叫Proof of Work：POW。即修改者需要以很大的代價來修改區塊鏈中的數據。
工作量證明 Proof Of Work
爲了在創建一個區塊的時候做一些額外的工作，使得創建區塊並不是那麼容易，防止爛用創造區塊的功能，提出了Proof Of Work的機制。生成區塊的時候，需要計算區塊的區塊頭的hash值，但是比特幣網絡要求該hash值符合某一條件，比如說該hash值要小於2^256 -1或hash值第一位是0，如果你產生的hash值符合該條件，你就達成了目標，能建立起區塊hash值的前5位都是0，則計算機需要計算16^5=1048576次hash值。如果要求該條件會根據網絡上的計算量動態改變，如果網絡上的算力很大，則目標越難達成，主要目的是爲了保證整個區塊鏈以一定的速度增長。
分叉Forking
在比特幣裏面，經常有個概念叫分叉，比如xx幣將在xx高度進行分叉。一個礦工如果成功得創建了一個區塊，那麼他就可以向這個區塊裏面添加交易。因爲前面說到，區塊鏈它是一個鏈條式的數據結構，從第一個區塊（創世區塊）開始，第二個區塊連接在第一個區塊的後面，第二個區塊的高度就是1，那麼連接在第二個區塊後面的區塊，高度是2。所以區塊的高度指的是，該區塊到創世區塊途中所經過的區塊的個數。
如果兩個區塊或多個區塊有相同的高度，那麼這個現象就是分叉。分叉的原因有幾種：
1.多個礦工同時或近乎同時創造出了區塊，這樣就會出現多個區塊擁有相同的高度，而其他礦工會自己選擇對自己而言最新的一條區塊，在這個區塊的基礎上繼續延伸，這樣，就會出現有的區塊被人認可度高，人們就會在這個基礎上繼續延伸，而認可度不高的區塊就會慢慢被人丟棄，最終該高度只剩下一個區塊被人維護。
2.區塊鏈網絡被攻擊，區塊鏈的攻擊者爲了修改交易，需要自己建立起一條區塊鏈，攻擊者一直不停擴展虛假的一條鏈，而誠實的礦工則在維護另外一條鏈，這樣就會形成分叉。
3.區塊鏈的共識機制改變，造成的分叉，這個將在後面講到。
交易數據
可能很多人不知道，比特幣的單位並不是個，而是satoshis(聰)。每個區塊都需要包含1筆或多筆交易。一個區塊的第一筆交易被稱爲coinbase交易，這筆交易是用來獎勵挖出這個區塊的礦工，這就是爲什麼礦工能挖到比特幣的原因了。礦工只要創建一個新的區塊，那麼就能自動完成一筆coinbase交易，他就獲得了一筆比特幣。但是這筆比特幣不能被馬上花掉，而是要等到至少100個區塊以後才能被花掉。主要是爲了防止出現上述說的分叉現象，多個礦工同時創建了同一高度的區塊，，所以他們每個人都擁有一筆比特幣，但是隻有區塊真正被人認可的時候，那筆比特幣纔是有效的，其餘人的比特幣都是無效的，保證了比特幣以一定的速率增長。
上面說到，一個區塊一定會有一筆coinbase交易，但是不要求一定要包含一筆其他交易。但是礦工還是儘量會去包含其他人的交易，因爲他可以從其他人的交易中獲得手續費。
這樣所有交易都以二進制數據的形式被存儲到這個區塊裏面，每筆交易都會計算出一個hash值，也就是上面提到的txid，然後生成Merkle Tree。這樣如果要查找一筆交易的話，只需要查找Merkle Tree中的txid，如果在Merkle Tree中找到該txid，則可以認爲該區塊中存儲了改交易。
共識機制
一般來說，整個區塊鏈網絡使用同一套共識機制，但是在某些情況下，可能共識機制會發生改變，就出現了一個情況：有的人用新的共識機制，但是有的人用舊的共識機制，這裏的情況又分兩種：
1.
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