哈希链与区块链接

哈希链会连接数据区块，使每个区块都包含前一个区块的哈希值。修改任何区块都会改变其哈希值，从而使其后的所有区块失效。这就形成了一个能够检测篡改且只能追加的账本。

每个区块包含：(1) 数据载荷（交易），(2) 前一个区块的哈希值（指向前一区块的指针），(3) 时间戳，(4) 随机数（用于 PoW），(5) 交易的默克尔根。第一个区块（创世区块）的 previous_hash = "0"*64。

import hashlib, json class Block: def __init__(self, data, prev_hash): self.data = data self.prev_hash = prev_hash self.hash = hashlib.sha256( json.dumps({'data':data,'prev':prev_hash}).encode() ).hexdigest()

如果攻击者修改第 3 个区块的数据，第 3 个区块的哈希值就会改变。第 4 个区块引用的是第 3 个区块的旧哈希值，因此链会在第 4 个区块处断裂。攻击者必须重新计算第 3、4、5 个区块……一直到链的末端的所有哈希值。结合 PoW 后，这在计算上是不可行的。

哈希链本身只能提供篡改证据，并不能保证不可篡改性。如果没有额外机制（PoW、数字签名、分布式存储），控制这条链的攻击者仍可重写它。在实践中，正是分布式共识使区块链能够抵抗篡改。

比特币的最长链规则：累积工作量证明最多的有效链是规范链。如果攻击者分叉这条链，诚实矿工会更快地延长诚实链（假设其拥有 51% 的算力）。攻击者的分叉会更短，并被丢弃。

比特币的 SPV（简单支付验证）客户端只下载 80 字节的区块头（包含前一个哈希值、默克尔根、随机数、时间戳和 bits）。完整节点会存储所有交易。SPV 客户端通过针对区块头默克尔根的默克尔证明来验证交易。

比特币的创世区块（第 0 个区块，2009 年 1 月 3 日）的 prev_hash = 0x000...0。中本聪将新闻标题“《泰晤士报》2009年1月3日 财政大臣濒临对银行实施第二轮救助”嵌入 coinbase 交易，以作为时间戳证明。

哈希链早于区块链出现。应用包括：证书吊销列表（通过哈希连接）、日志完整性（对前一条日志记录取哈希）、DNSSEC 信任链。这个概念可以推广到任何只能追加的结构，其中每个条目都对之前的所有条目作出承诺。

为了加快初始同步，Bitcoin Core 将检查点硬编码其中：在特定高度上的已知有效区块哈希值。开始同步的客户端可以跳过对检查点之前区块的 PoW 验证，直接信任硬编码的哈希值。代价是降低了信任最小化程度。

Git 使用相同的原理：每个提交都由其内容 + 父提交哈希的 SHA-1/SHA-256 标识。检出特定的提交哈希，就能得到完全对应的状态。Git 的完整历史记录是一棵通过哈希连接起来的对象树。

哈希链通过密码学指针连接区块。一次修改会级联到其后的所有区块。结合 PoW 和分布式共识后，这在实践中使区块链具备不可篡改性。下一节：用于高效验证交易完整性的默克尔树。