区块链首先是一套分布式账本
区块链可以理解为由多个网络节点共同维护的、按顺序连接的记录系统。每个完整节点会独立保存区块链，并依据一组验证规则检查区块和交易。只有当不同节点对同一组有效区块达成一致时，网络才形成稳定的账本状态。
区块通常包含交易数据以及用于连接前后区块的信息。区块头会记录前一个区块头的哈希，因此修改历史区块中的内容，会使该区块及其后续区块的关联校验全部发生变化。区块高度可以表示区块距离创世区块的层级，但在发生分叉时，同一高度可能出现多个不同区块，所以高度不能单独作为区块的全球唯一标识。
哈希与默克尔树负责完整性校验
哈希函数会把任意输入转换为固定格式的结果。输入数据只要发生变化，通常就会得到不同的哈希值。区块链利用这一性质把交易、区块和前后记录连接起来，使篡改历史记录需要重新满足一系列校验条件。哈希本身不是加密保存内容的方式，而是用于生成数据指纹和验证内容是否发生变化。
一个区块中的多笔交易可以通过默克尔树组织。系统先对交易生成交易标识，再两两组合并继续哈希，直到得到一个默克尔根。默克尔根被写入区块头。这样，轻量客户端可以通过区块头和一组中间哈希，验证某笔交易是否属于特定区块，而不必保存全部交易数据。
交易模型决定资产如何被验证
以比特币使用的UTXO模型为例，交易并不是简单地把余额从一个钱包账户搬到另一个账户，而是消耗此前交易产生的未花费输出，并生成新的输出。一个输出只能被使用一次；如果同一输出被再次引用，就构成双重支付尝试。节点会检查交易输入是否来自有效的未花费输出，并比较输入与输出的数值关系。
交易通常会通过交易标识与区块中的其他交易建立索引关系。交易输出大于输入时，交易会被拒绝；输入大于输出时，差额可以作为交易费，由收录该交易的区块创建者获得。这个模型说明，区块链的可信记录不仅依赖区块连接，也依赖节点对交易状态的持续验证。
共识机制包含规则、激励与分叉选择
共识机制不是单独某一种挖矿或质押方法，而是让分布式节点对区块链状态形成共同判断的完整体系。它通常包括节点如何验证交易、谁可以提出新区块、其他节点如何确认区块、网络如何处理竞争区块，以及奖励和惩罚如何约束参与者行为。
工作量证明和权益证明经常被统称为共识机制，但更准确地说，它们主要承担抗女巫攻击和区块作者选择的作用。抗女巫机制要提高伪造大量身份的成本：工作量证明要求参与者投入计算资源，权益证明要求参与者锁定一定的经济权益。随后，链选择规则还要判断多个候选区块中哪一个应成为链的当前头部。
工作量证明依靠计算成本维护链条
在工作量证明系统中，矿工竞争寻找符合难度目标的区块哈希。哈希结果具有难以预测的特征，参与者通常只能反复尝试不同的随机数等字段。只有满足目标阈值的区块才有资格传播到网络并参与链的延续。
由于每个区块都引用前一区块的哈希，修改旧交易后需要重新计算相关区块，并追赶诚实节点已经延伸出的链条。比特币还会根据一段时间内的出块情况调整难度，使出块节奏能够在算力变化时保持相对稳定。若多个矿工几乎同时产出区块，节点会依据累计工作量选择应继续扩展的链，另一分支中的区块可能成为过时区块。
权益证明依靠质押与验证行为维护网络
在权益证明系统中，验证者根据协议规则参与区块提议和确认。网络会选择验证者提出区块，其他验证者对自己认可的链头或区块进行证明。链选择算法会结合验证者投票以及其质押权益的权重，在多个候选区块同时出现时决定应延续哪条链。
权益证明的安全模型依赖激励与惩罚。诚实参与者可以因履行验证职责获得协议奖励，违反规则或恶意行动则可能面临惩罚。攻击者若想控制网络，需要获得并承担相当规模的质押权益，同时还要面对被惩罚或销毁的风险。具体奖励、惩罚和投票流程由不同区块链的协议分别规定，不能把某一网络的实现直接套用于所有项目。
这些概念适用于哪些理解场景
当需要判断一个区块链系统如何记录交易、避免双重支付、确认新区块或处理网络分歧时，上述概念具有直接适用性。分布式账本解释了数据由谁保存，哈希和默克尔树解释了数据如何被校验，共识机制解释了节点如何形成共同状态，交易模型则解释了资产状态如何被消耗和重新生成。
阅读具体项目的技术说明时，应进一步确认它采用的是哪种交易模型、抗女巫机制、区块验证规则和链选择规则。工作量证明、权益证明、最长链或基于投票权重的选择方式，分别对应不同的安全假设和运行方式，不能仅凭一个术语判断系统整体性能或安全性。
常见问题
区块链是不是只靠加密技术运行？不是。哈希、数字签名等密码学工具主要负责身份验证和数据完整性；区块链还需要网络传播、交易验证、区块组织、共识规则和分叉处理等机制共同运行。
区块链中的“最长链”是否永远指区块数量最多的链？不一定。工作量证明系统可能依据累计完成的工作量选择链，而权益证明系统可以依据验证者投票及质押权益的权重选择链。不同协议的链选择规则需要分别理解。
有了哈希之后，历史记录就绝对无法修改吗？哈希会让篡改变得可检测，并提高修改历史的成本，但最终安全性还取决于共识机制、网络参与者分布、验证规则和攻击者掌握的资源。更准确的说法是，区块链通过多种机制提高未经授权修改历史的难度。