前篇文章中我们对区块链已经有了基本的了解，这篇文章将带领大家深入理解区块链背后的底层原理。
在了解区块链的具体原理之前，我们需要知道很重要的一点就是区块链的组成，如果从字面意思理解，区块链是由“区块”组成的链条，从技术的角度理解，区块链是一种分布式数据库。
简单来说，区块链是由无数个“区块”这个基本单元所构成。如果把区块链比作一支账本，那么区块就是这个账本的一页。
“区块”如此重要，以至于我们只有了解了“”区块“”，才能真正的理解区块链。
话不多说，原理篇我也会分为三个部分，分别为：
- Hash算法
- 区块结构
- 核心算法
1、 区块链原理—Hash算法篇
Hash算法是区块链中最核心也是用法最广泛的算法，实际上大家对它并不陌生。在整个区块链中它有着贯穿全场的作用，这里给大家再做几点详细介绍。
1.1. Hash的种类:
Hash算法有很多种，如MD5、SHA系列等等，而SHA算法又分为SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512五种变体，区块链中用到的是SHA256，所以我们在这里会重点关注，后面会讲到。
1.2.Hash算法的特点：
(1）输入任意长度的字符串（x）可以得到长度固定的结果（H（x））,例如使用MD5算法：
MD5("version1") = "966634ebf2fc135707d6753692bf4b1e";
MD5("version2") = "2e0e95285f08a07dea17e7ee111b21c8";
(2）输入敏感，输入数据的稍微改变就会引起Hash运算结果的面目全非，上面的例子中“version1”和“version2”仅仅是最后一位“1”和“2”的区别，得出来的结果却截然不同。
(3）免碰撞，即不会出现输入x≠y但是H（x） = H（y）的情况，也就是强抗冲突性。
(4）原像不可逆，通俗地说，指的是知道输入值，很容易通过哈希函数计算出哈希值；但知道哈希值，没有办法计算出原来的输入值。
(5) 难题友好性，不存在比穷举更好的方法，以使哈希结果H（x）落在特定的范围，换一种说法就是，没有便捷的方法去产生一满足特殊要求的哈希值。
哈希函数的难题友好性构成了基于工作量证明的共识算法的基础，例如，给定字符串“blockchain”，并在这个字符串后面连接一个整数值串x，对连接后的字符串进行SHA256哈希运算，要求得到的哈希结果（以十六进制的形式表示）以若干个0开头的。按照这个规则，由x=1出发，递增x的值，我们需要经过2688次哈希计算才能找到前3位均为0的哈希值，而要找到前6位均为0的哈希值，则需进行620969次哈希计算。也就是说，没有更快捷的方法来产生一个满足要求的哈希结果。
1.3、SHA-256算法
SHA-256属于Hash算法中的一种，由美国国家安全局研发，又属于SHA算法的变种之一，是SHA-1的后继者。
SHA256相对于其他的Hash算法来说，特点是对于任意长度的消息，SHA256都会产生一个256bit长的哈希值，称作消息摘要。这个摘要相当于是个长度为32个字节的数组，通常用一个长度为64的十六进制字符串来表示。
准确来说，SHA-256算法才是区块链的核心算法，区块中的共识挖矿、钱包的创建等等使用的都是SHA-256算法。
1.4、Hash算法的运用。
现在假设一种场景：
网络传输数据的时候，A收到B的传过来的文件，需要确认收到的文件有没有损坏。如何解决？
最简单的方法是对整个原始数据做Hash运算得到固定长度的Hash值，然后把得到的Hash值公布在网上，这样用户从可信的渠道下载到公布的Hash值之后，对数据再次进行Hash运算，比较运算结果和网上公布的Hash值进行比较，如果两个Hash值相等，说明数据在传输过程没有损坏（篡改），反之说明数据经过篡改或损坏。
如果从一个稳定的服务器（可信的渠道）进行下载，采用单一Hash是可取的。但如果数据源不稳定，一旦数据损坏，就需要整个数据重新下载，这种下载的效率是很低的。
为了解决这个问题，在P2P网络中做数据传输的时候，往往需要把文件拆分很多小的数据块各自传输，同时从多个机器上下载拆分过后不同的小数据块，这样的好处是，如果小数据块在传输过程中损坏了，那么只要重新下载这一块数据就行了，不用重新下载整个文件。
但是这么做的话，新的问题又来了，怎么去验证小的数据块有没有损坏？
答案是，下载之前我们会对每个小的数据块分别做Hash运算最终得到一个Hash List。在下载到真正数据之前，我们会先下载这个Hash List，对hash list中的每一个hash值进行比对。
同样的问题又来了，怎么确定这个Hash List是正确的呢？
有一种办法是对所有的小数据块进行Hash运算，得到每个小数据块的Hash值然后再用遍历的办法与原数据块的Hash值做一一对比，只有下载下来的hash list 和本地计算的hash list中的每一个hash值完全一直，我们才会认为这个hash list是有效的，嗯，好像是可以，但这种方法代价是不是太大呢，正常场景下数据量可是相当巨大的，这种方法的效率比较低下。
为了解决这个问题，最开始在生成HashList的时候把每个小块数据的Hash值拼到一起，然后对这个长字符串再做一次Hash运算，这样就能得到一个最终的hash，这个最终的Hash值我们称之为Hash Root（Top Hash）。
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所以，最终处理就是，下载数据的时候，首先确保从可信的数据源得到正确的根Hash，用它来校验整个Hash List，然后通过校验后的Hash List校验整个数据块。
使用迅雷下载电影时，有时候会先让我们下载一个“种子”文件，这个种子文件的用处是什么呢，大家可以好好想想？
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