区块链不可篡改特性下区块数据关联原理及交易上链流程咨询

首先纠正一个入门常见误解：单个区块本身不会直接存储其他所有区块的完整数据，它是通过哈希链结构实现对全链数据的校验关联，逻辑上可间接验证全链完整性，具体原理如下：

• 每个区块头存储的前序区块哈希，是对前一个区块完整内容（包括前序区块的头、全部交易数据等所有字段）计算出的唯一哈希值
• 从创世块（链上第一个区块）开始，每一个新生成的区块都会把上一个区块的哈希值写入自身区块头，整条链由此形成环环相扣的哈希链
• 如果你要验证任意历史区块的内容是否被篡改，只需从当前最新区块的头哈希往前逐块校验：比如修改了第N个区块的任意数据，第N个区块的头哈希会立刻变化，导致第N+1个区块里存储的前序哈希和新的N区块哈希不匹配，以此类推后续所有区块的哈希都会全部失效。因此只要你持有最新区块的合法头哈希，就可以验证整条链上所有区块的数据是否被篡改，看起来就像单个区块可以“关联”所有区块的数据，而非真的存储了全量数据
• 只有全节点会存储整条链的所有区块完整数据，轻节点仅需存储区块头即可完成基本的交易合法性校验，不需要存储全量数据

我们以公链的通用流程为例，步骤如下：

• 交易构造与签名：用户在钱包端构造交易，内容包括转出地址、转入地址、转账金额、手续费、防重放攻击的随机数等字段，用自己的私钥对交易内容做签名，生成标准格式的交易报文
• 交易广播：钱包把签名后的交易广播到连接的区块链节点，节点收到交易后首先做基础校验：比如签名是否合法、转出地址余额是否足够、交易格式是否正确，校验通过后会把交易放到本地的交易内存池，同时继续向相邻节点广播这笔交易，直到全网大部分节点都收到这笔交易
• 交易打包进候选区块：矿工（PoW链）或者验证节点（PoS链）会从交易内存池里优先选择手续费高的交易，和其他交易一起凑成符合区块大小限制的交易列表，计算出这个交易列表的默克尔根写入区块头，同时填充区块头的其他字段（前序区块哈希、时间戳、难度值等）
• 区块共识验证：PoW链的矿工开始做工作量证明运算，直到算出符合难度要求的随机数；PoS链的验证节点通过质押投票选出出块节点，出块节点把构造完成的合法区块广播到全网
• 区块落账：其他节点收到新出的区块后，会校验区块的合法性：包括区块头格式是否符合要求、区块里的所有交易是否合法、工作量证明/质押证明是否有效，校验通过后会把这个区块追加到本地的区块链末尾，把区块里包含的交易从本地内存池里移除
• 交易最终确认：一般等这个区块后面再追加1~6个后续区块（不同链的确认数要求不同，比特币默认是6个区块确认），就可以认为这笔交易已经不可篡改，正式上链完成

内容的提问来源于stack exchange，提问作者TRRVNA