(4)Hash 的不可修改性

　　区块与 Hash 是一一对应的，每个区块的 Hash 都是针对”区块头”(Head)计算的。

　　Hash = SHA256(区块头)

　　区块头包含很多内容(包括上一个区块的Hash、当前区块体的Hash等，见上图)。这意味着，如果当前区块的内容变了，或者上一个区块的 Hash 变了，一定会引起当前区块的 Hash 改变。

　　如果有人修改了一个区块，该区块的 Hash 就变了。为了让后面的区块还能连到它，必须同时修改后面所有的区块，否则被改掉的区块就脱离区块链了。Hash 的计算很耗时，同时修改多个区块几乎不可能发生，除非有人掌握了全网51%以上的计算能力。

　　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。这就像历史一样，发生了就是发生了，从此再无法改变

　　(5)采矿

　　由于必须保证节点之间的同步，所以新区块的添加速度不能太快。试想一下，你刚刚同步了一个区块，准备基于它生成下一个区块，但这时别的节点又有新区块生成，你不得不放弃做了一半的计算，再次去同步。因为每个区块的后面，只能跟着一个区块，你永远只能在最新区块的后面，生成下一个区块。所以，你别无选择，一听到信号，就必须立刻同步。

　　所以，区块链的发明者故意让添加新区块，变得很困难。他的设计是，平均每10分钟，全网才能生成一个新区块，一小时也就六个。

　　这种产出速度不是通过命令达成的，而是故意设置了海量的计算。也就是说，只有通过极其大量的计算，才能得到当前区块的有效 Hash，从而把新区块添加到区块链。由于计算量太大，所以快不起来。

　　这个过程就叫做采矿(mining)，因为计算有效 Hash 的难度，好比在全世界的沙子里面，找到一粒符合条件的沙子。计算 Hash 的机器就叫做矿机，操作矿机的人就叫做矿工。

　　(6)难度系数

　　你可能会有一个疑问，人们都说采矿很难，可是采矿不就是用计算机算出一个 Hash 吗，这正是计算机的强项啊，怎么会变得很难，迟迟算不出来呢?(比特币挖矿机，就是用于赚取比特币的电脑，一般有专业的挖矿芯片，多采用烧显卡的方式工作)

　　原来不是任意一个 Hash 都可以，只有满足条件的 Hash 才会被区块链接受。这个条件特别苛刻，使得绝大部分 Hash 都不满足要求，必须重算。

　　区块头包含一个难度系数(difficulty)这个值决定了计算 Hash 的难度。举例来说，第100000个区块的难度系数是 14484.16236122。

　　区块链协议规定，使用一个常量除以难度系数，可以得到目标值(target)。显然，难度系数越大，目标值就越小。

　　Hash 的有效性跟目标值密切相关，只有小于目标值的 Hash 才是有效的，否则 Hash 无效，必须重算。由于目标值非常小，Hash 小于该值的机会极其渺茫，可能计算10亿次，才算中一次。这就是采矿如此之慢的根本原因。

　　区块头里面还有一个 Nonce 值，记录了 Hash 重算的次数。第 100000 个区块的 Nonce 值是 274148111，即计算了 2.74 亿次，才得到了一个有效的 Hash，该区块才能加入区块链。

　　(7)难度系数的动态调节

　　就算采矿很难，但也没法保证，正好十分钟产出一个区块，有时一分钟就算出来了，有时几个小时可能也没结果。总体来看，随着硬件设备的提升，以及矿机的数量增长，计算速度一定会越来越快。

　　为了将产出速率恒定在十分钟，区块链发明者还设计了难度系数的动态调节机制。他规定，难度系数每两周(2016个区块)调整一次。如果这两周里面，区块的平均生成速度是9分钟，就意味着比法定速度快了10%，因此难度系数就要调高10%;如果平均生成速度是11分钟，就意味着比法定速度慢了10%，因此难度系数就要调低10%。

　　难度系数越调越高(目标值越来越小)，导致了采矿越来越难。

　　(8)区块链的分叉

　　即使区块链是可靠的，现在还有一个问题没有解决：如果两个人同时向区块链写入数据，也就是说，同时有两个区块加入，因为它们都连着前一个区块，就形成了分叉。这时应该采纳哪一个区块呢?

　　现在的规则是，新节点总是采用最长的那条区块链。如果区块链有分叉，将看哪个分支在分叉点后面，先达到6个新区块(称为”六次确认”)。按照10分钟一个区块计算，一小时就可以确认。

　　现在的规则是，新节点总是采用最长的那条区块链。如果区块链有分叉，将看哪个分支在分叉点后面，先达到6个新区块(称为”六次确认”)。按照10分钟一个区块计算，一小时就可以确认。

　　为了保证数据的可靠性，区块链也有自己的代价。一是效率，数据写入区块链，最少要等待十分钟，所有节点都同步数据，则需要更多的时间;二是能耗，区块的生成需要矿工进行无数无意义的计算，这是非常耗费能源的。

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