作为一种成都软件开发新兴的分布式数据库技术，区块链的核心理念是通过去中心化和加密的方式，实现数据的透明、可追溯和不可篡改。那么，区块链是如何运作的呢？本文将从软件开发的角度，详细解析区块链的运作机制。
纵观历史，人类一直尝试不同的方式来交换价值并保护买卖双方。除了硬币，纸币和银行系统外，当今最显而易见的交换价值的解决方案是电子支付。
信用卡系统，互联网和移动技术都是重要的创新，可以提高交易的便利性，速度和效率。但是，在现代商业环境中，这些交易机制有其缺点，包括交易规模有限，需要第三方验证，交易成本增加以及基于信任的模型较弱。此外，欺诈和网络攻击是不可避免的，这也导致支付操作成本增加。
为了应对这些挑战，世界需要一种新型的支付系统，或者说是一种网络，该系统可以建立信任，消除中介机构（让任何两个当事方直接进行交易），消除欺诈并提供安全有效的托管机制。保护付款人和收款人。这是由中本聪（Satoshi Nakamoto）于11年前在2008年认识的一个人得出的结论，并在本白皮书中列出。
中本聪（Satoshi Nakamoto）描述了一种基于加密货币和点对点分布式时间戳服务器的解决方案，以生成交易时间顺序的计算证明。
在本文中，我们将定义所有这些术语，解释这些事物如何支持区块链技术，并解释构建区块链网络需要采取的措施。
区块链是一种共享账本，以分布式方式存储有关交易的信息。
这些交易是在由参与者计算机组成的区块链中的人与人之间执行的。这些计算机提供了计算能力，以不断维护区块链（通过执行计算和验证交易）。
这种计算机称为节点，网络中的每个节点都拥有区块链的完整副本。
从技术上讲，区块链是在不受信任的对等方网络中排序的区块链。每个块都引用前一个块，并包含数据，其自身的哈希值和前一个块的哈希值。
取决于区块链的类型，存储在块内部的数据单位可以用任何值表示。区块可以存储一定数量的资金，公司的股份，数字所有权证书，选举期间的投票或任何其他值。
一块存储有关各方的加密详细信息，这些各方的交互导致将数据存储在该块中。加密货币块还包含发送者和接收者的加密标识符。例如，电子商务交易的区块将包含零售商和消费者的标识符。
每个块也有一个哈希。该哈希值是使用数学函数从文本字符串生成的值。哈希可以与指纹进行比较，因为每个哈希都是唯一的。它的作用是识别一个块和该块的内容。
一旦创建了一个块，便会计算出哈希值。更改块内的某些内容会导致哈希值发生变化。因此，散列还指示对块的更改。
同样，每个块都包含前一个块的哈希。例如，如果区块链中有三个区块，则区块3将包含区块2的哈希值，而区块2将包含区块1的哈希值。
如果有人在单个块中更改数据，则该特定块的哈希会更改，但这也会使整个链无效。
哈希是识别尝试更改块中数据的好工具。但是，仅哈希算法不足以确保区块链的安全性。为了减轻破坏区块链的企图并确保安全性，区块链技术还使用了一个称为工作量证明的过程。
工作量证明是产生难以获取但易于验证的数据的过程。在区块链的上下文中，工作量证明是关于解决数学问题的。如果成功解决了问题，则可以将新块添加到区块链。平均而言，执行工作量证明计算并将新的块添加到链中大约需要10分钟。
工作量证明流程的背后是什么？
可以将这种机制与骰子游戏相提并论。假设有一个特定的数字（例如，九个），玩家需要掷骰子。玩家很可能需要几次尝试。但迟早他会得到九分。
现在，让我们向游戏中添加更多玩家。掷出正确数字的人首先获胜。
这就是有效的工作量证明功能。当然，在区块链中，需要解决的问题比在骰子游戏中掷九个骰子要困难得多，但是概念是相同的。
形成区块链网络的计算机竞相解决数学问题以获得奖励，并率先将下一个区块添加到链中。
区块链中的数学问题必须很难解决，但必须易于检查以防止作弊。
哈希和工作量证明机制共同确保了整个区块链网络的安全性。
由于区块链由大量节点组成，因此每个节点同时执行工作量证明。因此，当多个节点设法完成具有有效结果的工作量证明时，这种情况非常普遍。发生这种情况时，它称为硬分叉，它确切描述了区块链所发生的事情–分叉。
当创建新的块并将其添加到这些分支的链中的一个时，它将成为最长的链，也是唯一的有效链。来自其他分支链的区块将被区块链节点拒绝，这些区块中包含的所有交易将再次发送以进行验证。
到目前为止，到达的最长叉子不超过连续五个块。
除了哈希和工作量证明之外，区块链钱包还可以确保交易的安全性并防止欺诈。钱包会生成成对的公钥和私钥，以进一步确保交易的安全性。
可以将公共密钥与邮箱进行比较。任何人都可以在其中放一封信，但他们无法将其取回。只有拥有私钥的邮政工作人员才能打开邮箱并获得信件。
这类似于区块链中的密钥如何工作。任何人都可以使用公钥将交易发送到接收者的地址。这类似于将信件放入邮箱。但是，只有该地址的拥有者也具有私钥才能访问该交易的价值。
任何人都可以加入区块链对等网络。当某人加入网络时，此人将获得区块链的完整副本。分布式数据存储以及有效的哈希和工作量证明机制有助于防止几乎任何欺诈行为。
例如，为了添加包含无效哈希或无效数据的块，复制现有块或执行欺诈性交易，攻击者将不得不对每个区块链参与者的计算机进行黑客攻击，并将其插入无效块中。
但是，即使这是可能的，也没有节点会验证这样的块。它只会被忽略，好像它一开始就不存在。
区块链最流行的用途之一是用于加密货币。比特币，莱特币等加密货币不是由中央机构发行或控制的。去中心化使这些区块链货币可以迈向没有中介机构的替代金融模型的第一步。
区块链带来的另一个革命性领域是交易和交易。传统合同已被坚不可摧的智能合同所取代，它消除了第三方并在各种应用中起作用：就业合同，批发和零售购买，购买财产的协议，确保知识产权的协议，保险，甚至是婚姻合同。我们将在另一篇文章中讨论智能合约。
但是，区块链可以远远超过加密货币和智能合约。区块链可以存储，跟踪和传输有关房地产对象和土地，产权和病史，商业交易和税收等的数据。
区块链甚至能够破坏能源管理，治理和执法等垄断领域（正如我们在最近的文章中分享的有关如何在不同业务领域实施区块链的文章所述）。
逐渐地，区块链技术正在改变我们的交易方式，为个人和企业开辟了新的机遇，除了在金融服务中的应用之外，它将成为跨行业众多企业的基础。
我们非常确定，只要掌握得当，几乎任何基于技术的商业构想都可以从区块链中受益。
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在未来，随着技术的不断发展，成都软件开发有理由相信，区块链将会在更多的领域发挥出更大的作用。无论是金融、供应链、医疗、教育，还是其他领域，区块链都有可能带来革命性的改变。因此，对区块链的理解和掌握，对我们每个人来说都是非常重要的。
