一、区块链的概念
区块链是一个去中心化、去信任的分布式账本技术，由分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等多种技术组合而成。
1、何谓去中心化、去信任
先举个反例，比如淘宝购物，客户下单成功并向支付宝支付款项——>>支付宝收到款项并提醒卖家发货——>>客户收到商品确认收货——>>支付宝收到确认收货通知并将款项打给卖家，交易流程结束。在整个过程中，支付宝相当于一个中心，由他控制着整个交易流程与交易数据，我们选择在支付宝上进行交易，也是基于我们对支付宝的信任，如果支付宝出现问题，比如说被黑客攻击或者数据丢失，那么将会影响到买家与卖家的交易关系，这就是中心化所带来的弊端。
去中心化指的是参与区块链的所有节点的权利都是对等的，不存在一个所谓的中心能控制全局的数据，数据能否被写入区块取决于节点之间的共识机制，这样就保证了区块链中的数据无法被造假和改写，去中心化带来的是信任，这就是去中心化的好处。
2、点对点传输
区块链中有众多节点，节点之间的通信就是基于点对点传输技术，点对点技术（peer-to-peer），简称P2P，又称为对等网络。点对点网络没有客户端或者服务端的概念，只有平等的同级节点，节点在网络上充当其他节点的客户端和服务端。这里就引出了一个问题，既然所有的节点都是平等的，那就代表所有的节点都能写入数据，写入的数据以哪个节点为准，这就是共识机制要解决的问题。
3、共识机制
共识机制是实现区块链数据最终一致性的重要保障，这篇文章介绍了主流的几种共识机制，区块链学习笔记（2）——拜占庭将军问题与共识机制
4、加密算法
- Hash函数
Hash函数是一种单向密码体制，即从一个明文到密文的不可逆映射，只有加密过程，没有解密过程，Hash函数可以将满足的任意长度的输入进行转换，从而获得固定长度的输出，固定长度的输出被称为原消息的散列值或者消息摘要。典型的Hash函数有两类：消息摘要算法（MD5)和安全散列算法（SHA）
- RSA、ECC非对称加密
非对称加密是由一对公钥和私钥组成，公钥可以公开，公钥加密的信息只有私钥才能解开，同样的，私钥加密的信息只有公钥才能解开，所以，只要不泄露我们的私钥，那么我们的数据就是安全的。
二、区块链的数据结构
区块链是由一个一个的区块，通过时间顺序链接而成，当前的区块总是引用了上一个区块的哈希值（创世块除外）。区块中包含数据记录、当前区块根哈希、前一区块根哈希、时间戳以及其他信息。
数据记录在存储过程中，通常组织为数形式，比如Merkle梅克尔数，而区块根哈希实际上就是数据记录数的根节点哈希，为根据数据记录数自下而上逐步通过哈希算法计算得出。时间戳为区块的生成时间，其他信息包括区块签名信息，随机值等。
以比特币为例：
- prev_hash
前一个区块的hash值，用于连接前一个区块
- timestamp
区块的生成时间，可以让交易按照时间维度进行追溯
- Nonce
随机数，挖矿的过程就是通过不断的变换随机数，使得生成区块的hash值满足定义的难度值
- Tx_Root
梅克尔数，所有交易的一个汇总Hash，每个交易都有一个hash值，每两个相邻的hash值又会生成一个hash，直到生成最顶上的hash值。
区块链的分类
- 公共区块链
全世界任何人都可以读取、可以发送交易进行有效确认，任何人都能参与共识过程的区块链
- 共同体区块链（联盟链）
参与节点是事先选择好的，节点之间一般有良好的网络连接，部分去中心化
- 私有区块链
参与的节点只有有限的范围，数据的访问以及使用有严格的权限控制
区块链的特征
- 去中心化
区块链不依赖与中央处理器节点，全网节点的权利和义务均等，系统数据由全网节点共同维护
- 透明性
区块链上的数据记录对全网节点是透明的，所有的数据记录任何人都能查看到
- 开放性
区块链的数据对所有人公开，所有人可以选择进入/离开节点
- 自治性
区块链采用统一的规范和协议，使整个系统中所有节点能够去信任的环境自由安全的交互数据，记录数据、更新数据。
- 信息不可篡改
区块链上的数据一旦通过验证并添加到区块链后，将会得到永久的存储，无法更改，除非能够同时控制系统中超过51%的节点，否则单个节点对数据的修改是无效的，其他节点将不会通过此次修改的验证
- 匿名性
区块链通过技术手段解决了节点间的信任问题，因此所有的交易可以在匿名的情况下进行，双方无需通过公开身份的方式来获取对方的信任
