(1)區塊鏈的本質
區塊鏈是一種特殊的分布式數據庫。www.emoneybtc.com
首先，區塊鏈的主要作用是儲存信息。任何需要保存的信息，都可以寫入區塊鏈，也可以從裡面讀取，所以它是數據庫。
其次，任何人都可以架設服務器，加入區塊鏈網絡，成為一個節點。區塊鏈的世界裡面，沒有中心節點(去中心化)，每個節點都是平等的，都保存著整個數據庫。你可以向任何一個節點，寫入/讀取數據，因為所有節點最後都會同步，保證區塊鏈一致。
(2)區塊鏈的最大特點
區塊鏈沒有管理員，它是徹底無中心的。其他的數據庫都有管理員，但是區塊鏈沒有。如果有人想對區塊鏈添加審核，也實現不了，因為它的設計目標就是防止出現居於中心地位的管理當局。
沒有了管理員，人人都可以往裡面寫入數據，怎麼才能保證數據是可信的呢，這就是區塊鏈奇妙的地方。
(3)區塊
區塊鏈由一個個相連的區塊（block）組成。區塊很像數據庫的記錄，每次寫入數據，就是創建一個區塊。
每個區塊包含兩個部分：
區塊頭（Head）：記錄當前區塊的元信息
區塊體（Body）：實際數據
區塊頭包含了當前區塊的多項元信息
生成時間
實際數據（即區塊體）的 Hash
上一個區塊的 Hash
 Hash 就是計算機可以對任意內容，計算出一個長度相同的特征值。區塊鏈的 Hash 長度是256位，不管原始內容是什麼，最後都會計算出一個256位的二進制數字。而且可以保證，只要原始內容不同，對應的 Hash 一定是不同的。
舉例來說，字符串123的 Hash 是a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0（十六進制），轉成二進制就是256位，而且只有123能得到這個 Hash。
(4)Hash 的不可修改性
區塊與 Hash 是一一對應的，每個區塊的 Hash 都是針對”區塊頭”（Head）計算的。
Hash = SHA256(區塊頭)
區塊頭包含很多內容(包括上一個區塊的Hash、當前區塊體的Hash等，見上圖)。這意味著，如果當前區塊的內容變了，或者上一個區塊的 Hash 變了，一定會引起當前區塊的 Hash 改變。
如果有人修改了一個區塊，該區塊的 Hash 就變了。為了讓後面的區塊還能連到它，必須同時修改後面所有的區塊，否則被改掉的區塊就脫離區塊鏈了。Hash 的計算很耗時，同時修改多個區塊幾乎不可能發生，除非有人掌握了全網51%以上的計算能力。
正是通過這種聯動機制，區塊鏈保證了自身的可靠性，數據一旦寫入，就無法被篡改。這就像歷史一樣，發生了就是發生了，從此再無法改變。(5)采礦
由於必須保證節點之間的同步，所以新區塊的添加速度不能太快。試想一下，你剛剛同步了一個區塊，准備基於它生成下一個區塊，但這時別的節點又有新區塊生成，你不得不放棄做了一半的計算，再次去同步。因為每個區塊的後面，只能跟著一個區塊，你永遠只能在最新區塊的後面，生成下一個區塊。所以，你別無選擇，一聽到信號，就必須立刻同步。
所以，區塊鏈的發明者故意讓添加新區塊，變得很困難。他的設計是，平均每10分鐘，全網才能生成一個新區塊，一小時也就六個。
這種產出速度不是通過命令達成的，而是故意設置了海量的計算。也就是說，只有通過極其大量的計算，才能得到當前區塊的有效 Hash，從而把新區塊添加到區塊鏈。由於計算量太大，所以快不起來。
這個過程就叫做采礦（mining），因為計算有效 Hash 的難度，好比在全世界的沙子裡面，找到一粒符合條件的沙子。計算 Hash 的機器就叫做礦機，操作礦機的人就叫做礦工。
(6)難度系數
你可能會有一個疑問，人們都說采礦很難，可是采礦不就是用計算機算出一個 Hash 嗎，這正是計算機的強項啊，怎麼會變得很難，遲遲算不出來呢？(比特幣挖礦機，就是用於賺取比特幣的電腦，一般有專業的挖礦芯片，多采用燒顯卡的方式工作)
原來不是任意一個 Hash 都可以，只有滿足條件的 Hash 才會被區塊鏈接受。這個條件特別苛刻，使得絕大部分 Hash 都不滿足要求，必須重算。
區塊頭包含一個難度系數（difficulty）這個值決定了計算 Hash 的難度。舉例來說，第100000個區塊的難度系數是 14484.16236122。
區塊鏈協議規定，使用一個常量除以難度系數，可以得到目標值（target）。顯然，難度系數越大，目標值就越小。
Hash 的有效性跟目標值密切相關，只有小於目標值的 Hash 才是有效的，否則 Hash 無效，必須重算。由於目標值非常小，Hash 小於該值的機會極其渺茫，可能計算10億次，才算中一次。這就是采礦如此之慢的根本原因。
區塊頭裡面還有一個 Nonce 值，記錄了 Hash 重算的次數。第100000 個區塊的 Nonce 值是274148111，即計算了 2.74 億次，才得到了一個有效的 Hash，該區塊才能加入區塊鏈。
(7)難度系數的動態調節
就算采礦很難，但也沒法保證，正好十分鐘產出一個區塊，有時一分鐘就算出來了，有時幾個小時可能也沒結果。總體來看，隨著硬件設備的提升，以及礦機的數量增長，計算速度一定會越來越快。
為了將產出速率恆定在十分鐘，區塊鏈發明者還設計了難度系數的動態調節機制。他規定，難度系數每兩周（2016個區塊）調整一次。如果這兩周裡面，區塊的平均生成速度是9分鐘，就意味著比法定速度快了10%，因此難度系數就要調高10%；如果平均生成速度是11分鐘，就意味著比法定速度慢了10%，因此難度系數就要調低10%。
難度系數越調越高（目標值越來越小），導致了采礦越來越難。
(8)區塊鏈的分叉
即使區塊鏈是可靠的，現在還有一個問題沒有解決：如果兩個人同時向區塊鏈寫入數據，也就是說，同時有兩個區塊加入，因為它們都連著前一個區塊，就形成了分叉。這時應該采納哪一個區塊呢？
現在的規則是，新節點總是采用最長的那條區塊鏈。如果區塊鏈有分叉，將看哪個分支在分叉點後面，先達到6個新區塊（稱為”六次確認”）。按照10分鐘一個區塊計算，一小時就可以確認。
現在的規則是，新節點總是采用最長的那條區塊鏈。如果區塊鏈有分叉，將看哪個分支在分叉點後面，先達到6個新區塊（稱為”六次確認”）。按照10分鐘一個區塊計算，一小時就可以確認。
為了保證數據的可靠性，區塊鏈也有自己的代價。一是效率，數據寫入區塊鏈，最少要等待十分鐘，所有節點都同步數據，則需要更多的時間；二是能耗，區塊的生成需要礦工進行無數無意義的計算，這是非常耗費能源的。