区块链：概述、特点、结构、联盟组织

区块链是一种去中心化、去信任化的分布式账本技术，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集合而成。

区块链

区块链是由区块（block）用某种方式组织起来的链条（chain）。区块链包括成千上万个区块，每个区块又包含一个或多个交易，上下关联的交易组成一个交易链，一个交易链内部可能又包含多个交易。

从技术层面上看，区块链是一个基于共识机制、去中心化的公开数据库。

区块链和分布式账是全球十大战略技术趋势之一。

核心概念

共识机制

指在分布式系统中保证数据一致性的算法。

去中心化

没有单一的权威机构或中介（如银行、政府、公司）控制整个系统。交易验证、区块添加等关键操作由网络中的节点基于共识规则共同完成。

参与区块链的所有节点都是权力对等的，没有高低之分，同时也指所有人都可以平等自由地参与区块链网络，唯一限制就是个人自己的选择。

公开数据库

指有人都可以看到过往的区块和交易，这保证了无法造假和改写。

区块链是由许多对等的节点组成、通过共识算法保证区块数据和交易数据的一致性，从而形成一个统一的分布式账本。

四大主要特点

分布式的

没有中心节点，数据分布式地存储在各个节点上。每个节点都存在完整的副本，即使绝大部分节点损坏，只要有一个节点存在，就可以重新建立并还原区块链数据。

自治的

去中心化的、自治的交易体系。所有节点都是对等的，每个节点都可以自由加入和离开。所有节点都按照相同的规则来达成共识，且无需其他节点的参与。

按照合约执行的

• 一是各节点的运行规则，按照既定的规则执行，一旦出现违背规则的行为，就会被其他节点所抛弃。
• 前易前必须先运行智能合约，只能通过了验证的交易才能被接受。

可追溯的

区块链数据是公开透明的，不能被篡改，而且相关交易之间有一定的关联性，因而很容易追溯。

区块链结构

区块链的区块数据结构是区块链技术的核心单元，由**区块头（Header）和区块体（Body）**两部分组成。

• 区块头：固定结构（比特币80字节），保障链式安全与全局共识；
• 区块体：动态扩展（比特币≤4MB），存储交易原始数据；
• Merkle树：连接头体的密码学桥梁，实现高效交易验证；

演进趋势：

• 比特币通过Taproot升级压缩交易大小
• 以太坊分片技术将区块缩小至256KB

区块结构示意图：

+----------------------------+
|        **区块头 (Header)**      |
|   (固定80字节 - 比特币标准)   |
|----------------------------|
| 1. 版本号 (4字节)          | → 协议规则标识
| 2. 前一区块哈希 (32字节)    | → 父区块链接
| 3. 默克尔根 (32字节)       | → 交易完整性证明
| 4. 时间戳 (4字节)          | → 区块生成时间
| 5. 难度目标 (4字节)        | → PoW难度控制
| 6. 随机数 (4字节)          | → 工作量证明计数器
+----------------------------+
|         **区块体 (Body)**       |
| (动态大小，比特币≤4MB)      |
|----------------------------|
| 7. 交易数量标识 (1字节)     | → 指示交易数字段长度
| 8. 交易数量 (0-8字节)      | → 实际交易数量
| 9. 交易列表 [Merkle树源数据]| → 存储所有交易
|    ├─ Coinbase交易         | → 矿工奖励
|    ├─ 普通转账交易         | 
|    └─ 智能合约交易         |
+----------------------------+

区块头

区块头：核心元数据层，确保链式安全性与全局一致性。

以比特币网络为例，区块头哈希（如比特币的Block Hash）由头部80字节双重SHA-256计算生成，作为区块唯一标识。 核心元数据层，确保链式安全性与全局一致性；

区块头固定为 80字节（比特币标准），包含全局验证所需的元数据，各字段详情如下表：

字段	大小(字节)	作用	示例值/说明	更新时间
版本号（Version）	4	标识区块遵循的协议版本，支持软/硬分叉升级	0x20000000（表示支持BIP34协议）	区块生成时动态更新
前一区块哈希（PrevBlockHash）	32	父区块的SHA-256哈希值，确保区块按时间顺序链式连接	0000000000000a8b...（前序区块的唯一标识）	每新区块生成时更新
默克尔根哈希（Merkle Root Hash）	32	本区块所有交易的密码学摘要（Merkle树根哈希），用于快速验证交易完整性	4a5e1e4baab89f3a...（交易变更将导致根值变化）	交易打包入块时计算生成
时间戳（Time）	4	区块生成时间（Unix时间戳），需大于前11个区块时间戳中位数	1625097600（2021-07-01 00:00:00）	矿工挖矿时设定
难度目标（Difficulty Target）	4	当前工作量证明（PoW）难度值，控制挖矿难度	0x170CF40（十六进制编码的难度目标）	每2016个区块动态调整
随机数（Nonce）	4	用于PoW计算的计数器，矿工需不断尝试以生成符合难度目标的哈希值	1234567890（有效Nonce示例）	挖矿过程中动态更新

区块体

区块体存储实际交易数据，大小动态可变（比特币最初限1MB，2025年扩容至平均3.2MB2）。结构如下：

1. 交易数量字段
   • numTransactionsBytes（1字节）：指示后续表示交易数量的字节长度18。
   • numTransactions（0–8字节）：实际交易数量，按numTransactionsBytes值动态解析：
     • 若numTransactionsBytes < 253：直接作为交易数量；
     • 若=253：读取后续2字节；
     • 若=254：读取后续4字节；
     • 若=255：读取后续8字节18。
2. 交易列表（Transactions）
   • 结构：包含Coinbase交易（矿工奖励）和普通转账/合约交易10。
   • 大小：单笔交易约250–1500字节，区块容纳交易数受区块大小限制（如3.2MB区块约含4000笔交易）25。
   • Merkle树构建：所有交易哈希逐层计算生成Merkle根，存入区块头用于轻节点验证（SPV机制）。

Merkle树在区块中的工作示意图：

                      +----------------+
                      | 区块头         |
                      | [Merkle Root] | ← 根哈希
                      +----------------+
                              ▲
                              |
      +-----------------------+-----------------------+
      |                       |                       |
+----------+             +----------+            +----------+
| 交易哈希1 |             | 交易哈希2 |            | 交易哈希3 |
| (Tx1)    |             | (Tx2)    |            | (Tx3)    |  → 交易列表
+----------+             +----------+            +----------+
      ▲                       ▲                       ▲
      |                       |                       |
+----------+             +----------+            +----------+
| 交易1数据 |             | 交易2数据 |            | 交易3数据 |  → 区块体存储
| (250字节) |             | (380字节) |            | (520字节) |
+----------+             +----------+            +----------+

国内区块链组织

金链盟

金融区块链合作联盟，国内首个金融区块链联盟，它从2016年由微众银行牵头成立至今。

金链盟的核心技术基座——开源平台FISCO BCOS持续迭代，性能与生态双突破。 单链TPS超20万，支撑500+标杆应用（如政务链、跨境贸易平台）。

成员超5000家机构，个人开发者10万+，2024年新增易宝支付等10家单位

ChinaLedger

中国分布式总账联盟，2016年由上交所前总工程师白硕领衔，中国首个由大型金融机构和金融基础设施机构联合发起的区块链联盟组织。

专注金融合规，首创“双链隐私模型”（链A公开指令、链B监管解密），支持司法冻结等特权机制

其核心定位是构建符合中国金融监管需求、适应本土业务逻辑的区块链底层基础设施，推动技术在国内金融领域的合规落地。

工信部区块链联盟

星火·链网，工信部指导、中国信通院建设。国家级区块链数据网络，集成分布式标识（DID）、区块链与AI技术，支持数据要素流通。