区块结构
区块链是由一个个区块构成的有序列表，每一个区块都记录了一系列交易，并且每一个区块都指向了前一个区块从而形成一个链条。
区块链有以下几个特征：
- 区块链就是一个不断增长的全网总账本
- 每个完全节点都拥有完整的区块链
- 节点总是信任最长的区块链
- 伪造区块链需要拥有超过51%的全网算力
我们来看看区块的结构图：
区块结构图
如上图所示：每个数据区块包含区块头和区块体
区块头封装了当前版本号、前一区块哈希值、当前区块PoW要求的随机数(Nonce)、时间戳、以及Merkle根信息.
区块体则包括当前区块经过验证的、 区块创建过程中生成的所有交易记录。这些记录通过 Merkle树的哈希过程生成唯一的Merkle根并记入区块头.
- 每一个区块都有一个唯一的哈希标识，称为区块哈希；
- 区块通过上一个区块的哈希来指向上一个区块；
- Merkle Hash用来确保所有交易记录无法被篡改；
- 区块的主要数据就是一些列交易；
- 第一条交易通常是Coinbase交易，也就是矿工的挖矿奖励；
- 后续交易都是用户的交易；
Merkle 树
前面我们知道在区块的头部有一个Merkle Hash，记录了本区块的所有交易的Merkle Hash。那Merkle Hash是如何计算出来的呢？
假设这个区块有5笔交易，首先，对每一笔交易进行第一hash，也就是2次SHA-256的运算，得到5个哈希值，也就是a1、a2、a3、a4、a5，这五个哈希值也可以看做是数据，将a1和a2拼起来、a3和a4拼起来，再计算出2个哈希值b1和b2。那a5怎么办呢？答案是将a5复制一份在与a5拼起来进行哈希计算得到b3；继续将b1和b2拼起来进行哈希运算得到c1，同样的b3会被复制一份再与b3拼起来进行哈希运算得到c2；最后将c1和c2拼起来进行哈希运算得到最终的哈希值，这个哈希值就是Merkle Hash。
Merkle树构造过程
从Merkle Hash的计算方法可以得出结论：修改任意一笔交易，哪怕是一个字节，或者交换两个交易的顺序，都会导致Merkle Hash验证失败，也就会导致这个区块本身是无效的。所以Merkle Hash记录在头部，它的作用就是保证交易记录永远不能够被修改。
相对于哈希列表，Merkle树是一种哈希二叉树，它的明显的一个好处是可以单独拿出一个分支来（作为一个小树）对部分数据进行校验，更加高效。
区块本身用Block Hash来标识。一个区块自己的区块哈希并没有记录在区块头部，而是通过计算区块头部的哈希得到的。
区块头部的Prev Hash记录了上一个区块的哈希。这样可以通过Prev Hash追踪到上一个区块。由于下一个区块的Prev Hash又会指向当前区块，这样每一个区块的Prev Hash都指向了上一个区块。这些区块串起来就形成了区块链。
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