區塊鏈在比特幣中的應用和原理
區塊鏈記賬原理
區塊鏈(1.0)是一個基於密碼學安全的分散式賬本，是一個方便驗證，不可篡改的賬本。
通常認為與智慧合約相結合的區塊鏈為區塊鏈2.0, 如以太坊是典型的區塊鏈2.0
很多人只瞭解過比特幣，不知道區塊鏈，比特幣實際是一個使用了區塊鏈技術的應用，只是比特幣當前太熱，把區塊鏈技術的光芒給掩蓋了。區塊鏈才是未來，期望各位開發人員少關心幣價，多關心技術。
本文將講解區塊鏈1.0技術是如何實現的。
雜湊函式
雜湊函式：Hash(原始資訊) = 摘要資訊 雜湊函式的具體實現方法以後再說
原始資訊可以是任意的資訊，hash之後會得到一個簡短的摘要資訊。
雜湊函式的特點：
同樣的原始資訊用同一個雜湊函式總能得到相同的摘要資訊
原始資訊任何微小的變化都會雜湊出面目全非的摘要資訊
從摘要資訊無法逆向推算出原始資訊
舉例：
Hash(張三借給李四100萬，利息1%，1年後還本息 …..) = AC4635D34DEF
賬本上記錄了AC4635D34DEF這樣一條記錄。
可以看出雜湊函式有4個作用：
簡化資訊
很好理解，雜湊後的資訊變短了。
標識資訊
可以使用AC4635D34DEF來標識原始資訊，摘要資訊也稱為原始資訊的id。
隱匿資訊
賬本是AC4635D34DEF這樣一條記錄，原始資訊被隱匿。
驗證資訊
假如李四在還款時欺騙說，張三隻借給李四10萬，雙方可以用AC4635D34DEF來驗證原始資訊
雜湊函式的這4個作用在區塊鏈技術裡有廣泛的運用。
（雜湊函式是一組函式或演算法，以後會發文章專門介紹雜湊）
區塊鏈記賬方法
假設有一個賬頁序號為0的賬頁交易記錄如下:
賬號 | 入賬 | 出賬 | 餘額 | 備註說明 |
王二 | 100 | 190 | 收到xxx貨款 | |
張三 | 100 | 30 | xxxx | |
李四 | 120 | 90 | 170 | xxxx |
記賬時間為：2017-10-22 10:22:02
區塊鏈在記賬是會把賬頁資訊（包含序號、記賬時間、交易記錄）作為原始資訊進行Hash, 得到一個Hash值，如：787635ACD, 用函式表示為：
Hash(序號0、記賬時間、交易記錄) = 787635ACD
賬頁資訊和Hash值組合在一起就構成了第一個區塊。
比特幣系統里約10分鐘記一次賬，即每個區塊生成時間大概間隔10分鐘
在記第2個賬頁的時候，會把上一個塊的Hash值和當前的賬頁資訊一起作為原始資訊進行Hash,即：
Hash(上一個Hash值、序號1、記賬時間、交易記錄) = 456635BCD |
這樣第2個區塊不僅包含了本賬頁資訊，還間接的包含了第一個區塊的資訊。依次按照此方法繼續記賬，則最新的區塊總是間接包含了所有之前的賬頁資訊。
所有這些區塊組合起來就形成了區塊鏈，這樣的區塊鏈就構成了一個便於驗證（只要驗證最後一個區塊的Hash值就相當於驗證了整個賬本），不可更改（任何一個交易資訊的更改，會讓所有之後的區塊的Hash值發生變化，這樣在驗證時就無法通過）的總賬本。
比特幣如何挖礦（挖礦原理）-工作量證明
記賬工作
由於記賬是有獎勵的，每次記賬都可以給自己憑空增加一定數量的個比特幣（當前是12.5比特幣，博文寫作時每個比特幣是4萬人民幣以上，大家可以算算多少錢），因此就出現大家爭相記賬，大家一起記賬就會引起問題：出現記賬不一致的問題，比特幣系統引入工作量證明來解決這個問題，規則如下：
一段時間內（10分鐘左右，具體時間會與密碼學難題難度相互影響）只有一人可以記賬成功
通過解決密碼學難題（即工作量證明）競爭獲得唯一記賬權
其他節點複製記賬結果
不過在進行工作量證明之前，記賬節點會做進行如下準備工作：
收集廣播中還沒有被記錄賬本的原始交易資訊
檢查每個交易資訊中付款地址有沒有足夠的餘額
驗證交易是否有正確的簽名
把驗證通過的交易資訊進行打包記錄
新增一個獎勵交易：給自己的地址增加12.5比特幣
如果節點爭奪記賬權成功的話，就可以得到12.5比特幣的獎勵。
工作量證明
區塊鏈記賬原理我們瞭解到，每次記賬的時候會把上一個塊的Hash值和當前的賬頁資訊一起作為原始資訊進行Hash。
如果僅僅是這樣，顯然每個人都可以很輕鬆的完成記賬。
為了保證10分鐘左右只有一個人可以記賬，就必須要提高記賬的難度，使得Hash的結果必須以若干個0開頭。同是為了滿足這個條件，在進行Hash時引入一個隨機數變數
用偽程式碼表示一下：
Hash(上一個Hash值，交易記錄集) = 456635BCD | |
Hash(上一個Hash值，交易記錄集，隨機數) = 0000aFD635BCD | |
我們知道改變Hash的原始資訊的任何一部分，Hash值也會隨之不斷的變化，因此在運算Hash時，不斷的改變隨機數的值，總可以找的一個隨機數使的Hash的結果以若干個0開頭（下文把這個過程稱為猜謎），率先找到隨機數的節點就獲得此次記賬的唯一記賬權。
驗證
在節點成功找到滿足的Hash值之後，會馬上對全網進行廣播打包區塊，網路的節點收到廣播打包區塊，會立刻對其進行驗證。
如果驗證通過，則表明已經有節點成功解迷，自己就不再競爭當前區塊打包，而是選擇接受這個區塊，記錄到自己的賬本中，然後進行下一個區塊的競爭猜謎。
網路中只有最快解謎的區塊，才會新增的賬本中，其他的節點進行復制，這樣就保證了整個賬本的唯一性。
假如節點有任何的作弊行為，都會導致網路的節點驗證不通過，直接丟棄其打包的區塊，這個區塊就無法記錄到總賬本中，作弊的節點耗費的成本就白費了，因此在巨大的挖礦成本下，也使得礦工自覺自願的遵守比特幣系統的共識協議，也就確保了整個系統的安全。
說明
礦工的收益其實不僅僅包含新發行的12.5比特幣獎勵，同時還有交易費收益（本文忽略一些細節是為了讓主幹更清晰）。
有興趣的同學可以看看圖中區塊都包含了那些資訊，紅箭頭標示出的是本文涉及的資訊。