微存链知识——09.区块链的不可篡改性特征

各位观众老爷大家好，今天我想大家分析的是区块链的第四个特性——不可篡改性。不可篡改性也是区块链最受大家关注的特性，也是目前应用最广泛的特性，那么区块链是如何实现不可篡改的呢？我们一起来看一下吧。

区块链的数据结构是由包含交易信息的区块按照从远及近的顺序通过密码学方法有序链接起来的。区块被从远及近有序地链接在这个链条里，每个区块都指向前一个区块。

区块链经常被视为一个垂直的栈，第一个区块作为栈底的首区块，随后每个区块都被放置在之前的区块之上。用栈来形象化表示区块依次堆叠这一概念后，我们便可以使用 一些术语， 例如：“高度”来表示区块与首区块之间的距离；以及“顶部”或“顶端”来表示最新添加的区块。

为了实现区块链的安全性以及不可篡改的特性，区块链是用来一种散列函数算法——哈希算法。哈希算法就是区块链中保证交易信息不可篡改的单向密码体质。该算法的思想是接收一段明文，以一种不可逆的方式将它转化成一段长度较短、位数固定的输出散列。这个加密过程是不可逆的，这就意味着无法通过输出散列的内容推断出任何与原文有关的信息。任何输入信息的变化，哪怕仅仅是一位数字的更改，都将导致散列结果的明显变化。基于输出散列与输入原文一一对应的特性，哈希算法可以被用于验证信息是否被修改。 　　通过哈希算法可对一个交易区块的所有交易信息进行加密，并把记账内容压缩成一串数字和字母组成的字符串，这个字符串无法反推出原来的内容。区块链的哈希值可以唯一、准确地标识一个区块，并且任何节点通过简单地对区块头进行哈希计算都可以独立地获取该区块哈希值。如果想要确认区块的内容是否被篡改，那么利用哈希算法重新进行计算，记账信息没有变化，计算出的哈希值也将不会产生变化。

在区块链中，通常使用SHA一256的哈希算法进行区块的加密，最著名的比特币就是使用的SHA-256。该算法的输出长度为256位．即生成长度为32字节的16进制的随机散列，。

以比特币为例，它采用的是SHA256算法，本质上是一种加密算法，这个算法基于的数学原理导致其是随机分布的，即每一个节点“散落”在不同的网络里。

就像你抓起一把红豆，然后将其洒在盘子或者饼上，每一颗红豆都是随机出现，并且是分散在整个饼上的。

因而理论上，世界上的所有人都可以持有比特币节点（算力）。

我们对区块链中的每个区块头（包括父块区块头、时间戳、梅克尔树、交易信息等）进行SHA256加密哈希，可生成一个哈希值。通过这个哈希值，可以识别出区块链中的对应区块。同时， 每一个区块都可以通过其区块头的“父区 块哈希值”字段引用前一区块（父区块）。

也就是说，每个区块头都包含它的父区块哈希值。这样把每个区块链接到各自父区块的哈希值序列就创建了一条一直可以追溯到第一个区块（创世区块）的链条。

虽然每个区块只有一个父区块，但可以暂时拥有多个子区块。每个子区块都将同一区块作为其父区块，并且在“父区块哈希值”字段中具有相同的（父区块）哈希值。一个区块出现多个子区块的情况被称为“区块链分叉”。

区块链分叉只是暂时状态，只有当多个不同区块几乎同时被不同的矿工发现时才会发生。最终，只有一个子区块会成为区块链的一部分，同时解决了“区块链分叉”的问题。尽管一个区块可能会有不止一个子区块，但每一区块只有 一个父区块，这是因为一个区块只有一个“父区块哈希值”字段可以指向它的唯一父区块。

由于区块头里面包含“父区块哈希值”字段，所以当前区块的哈希值也受到该字段的影响。如果父区块的身份标识发生变化，子区块的身份标识也会跟着变化。

当父区块有任何改动时，父区块的哈希值也发生变化。这将迫使子区块的“父区块哈希值”字段发生改变，从而又将导致子区块的哈希值发生改变。而子区块的哈希值发生改变又将迫使孙区块的“父区块哈希值”字段发生改变，又因此改变了孙区块哈希值，以此类推。

一旦一个区块有很多代以后，这种瀑布效应将保证该区块不会被改变，除非强制重新计算该区块所有后续的区块。正是这样的重新计算需要耗费巨大的计算量，所以一个长区块链的存在可以让区块链的历史不可改变，这也是比特币安全性的一个关键特征。

如今，区块链的不可篡改性已经广泛应用在银行结算、票据管理等场景中。

据悉，全国多省已经相继开出区块链电子票据，相比纸质票据，电子票据已经在留存上有了一定的进步，但是对于个人来说，普通电子票据储存在各个端内，有的在短信里，有的在邮件里，还有一些在App里，没有办法很好地进行管理，与此同时，即便是电子票据，在打印报销时仍然需要存在真伪的核验问题，没有一个很好的方式让企业直接从票面获取真伪。

有了区块链技术的应用之后，上面的问题都迎刃而解了。在一个链条上，可以接入包括医院、学校、交警、法院等在内的大量开票单位，还可以接入医保、企业、商保等一系列用票单位。同时，区块链电子票据从生成、传送、储存到使用的全程中都盖上“戳”，全程可溯源、不可篡改，保证了票据的真实性和唯一性，也避免了票据的重复使用。

而从2020年初开始，云南省进一步扩大区块链财政电子票据的应用范围，到2022年底，全省各级财政部门和执收单位全面完成区块链财政电子票据管理工作新模式改革。真正实现“信息多跑路群众少跑腿”、财政“省钱提绩效”、单位“省心提效率”的目的，而全国其他省份也在对区块链票据业务建立试点，推进其快速落地。

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今天的分析就到这里，我们下期《微存链知识》再见，祝各位观众老爷早日富可敌国！！！

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编译者/作者：微存网络

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