区块链挖矿的底层机制

币圈吴彦祖 • 2022年9月25日 pm4:01 • 币圈新闻 • 阅读 43

区块内容

区块头包括三组数据：

第一、父区块哈希值的数据。

第二、挖矿难度值、区块时间戳以及Nonce。这一组数据记录与挖矿有关的内容。第三、Root hash（或Merkle Root）。其为一个由本区块所有交易信息经哈希变换生成的哈希值，一旦交易信息发生改变，则root hash也会发生变化，可以用来方便的验证区块是否被篡改。

区块链结构

每个区块通过区块头中父区块哈希值与它的上一个区块建立链，对于创世区块，其父区块哈希值为00…0000，由此构成区块链。

哈希

比特币网络采用SHA256算法，是一种压缩映射，其输出就是散列值，散列值的空间远小于输入的空间。hash值的生成过程可以表示为h=H（M），其中M是“任意”长度的消息，H是hash函数，h是固定长度的hash值。

哈希函数具备如下特性：

H可以用于“任意”长度的消息，“任意”是指实际存在的

H产生的hash值是固定长度的，这是hash函数的基本性质

对于任意给定的消息M，容易计算H（M）值，这是要求hash函数的可用性。

单向性：对于给定的hash值h，要找到M使得H（M）=h在计算上是不可行的

抗弱碰撞性：对于给定的消息M1，要发现另一个消息M2，满足H（M1）=H（M2）在计算上是不可行的

抗强碰撞性：找任意一对不同消息M1、M2，使H（M1）=H（M2）在计算上是不可行的

区块链的哈希值

每个区块的哈希值由上个区块的哈希值、本区块的交易记录、随机数等数据通过哈希函数计算得到。所以区块中任意数据的改动都会导致本区块的哈希值发生变化。

区块头信息确认后，再对区块头进行Hash，形成Block Hash，这样整个区块的内容就确定了，并且不能做任何修改。区块头包含很多内容，其中有当前区块体的哈希，还有上一个区块的哈希。

区块链不可篡改

区块头信息确认后，再对区块头进行Hash，形成Block Hash，这样整个区块的内容就确定了，并且不能做任何修改。区块头包含很多内容，其中有当前区块体的哈希，还有上一个区块的哈希。区块的Block Hash一旦得出，对区块的任何修改都会使哈希变动。而区块链是一个个区块紧密相连的，任何变动都会使区块连接断裂。正是通过这种联动机制，区块链保证了自身的可靠性，数据一旦写入，就无法被篡改。

挖矿

1.挖矿节点要先构建好预备区块，比特币区块包含从交易池中取得的待确认交易，魔数，区块大小，区块头，交易计数器和交易信息。

2.构建好预备区块后，挖矿节点就会将区块头信息下传给矿工，矿工通过连续不断地调整区块头中的随机数来改变区块中的哈希值，当预备区块的哈希值比特币网络当前目标哈希值低时，这个区块构建完成了，是一个合法的新区块。

3.挖矿节点一般会比较及时地向比特币网络广播新区块，其他比特币节点在接收到广播信息后，会对新区块进行验证，新区块验证通过后，会加入本地。这时候，新区块可以确认创建完毕了。

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区块链挖矿的底层机制

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