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区块链是一种革命性的去中心化分布式数据库技术。与传统的中心化系统不同，传统系统依赖单一服务器控制，存在单点故障风险，需要信任中心机构。而区块链采用分布式架构，由多个节点共同维护数据，实现了去中心化，无需信任第三方，大大提高了系统的安全性和可靠性。
区块是区块链的基本存储单元，每个区块由区块头和区块体两部分组成。区块头包含重要的元数据信息：时间戳记录区块创建时间，前一区块哈希值用于链接到上一个区块，默克尔根是所有交易的摘要，随机数用于工作量证明。区块体则存储实际的交易数据列表，包含了该区块中所有的交易记录。
哈希算法是区块链技术的安全基石。它具有五个重要特性：单向性使得从哈希值无法逆推原始数据；确定性保证相同输入总是产生相同输出；雪崩效应意味着输入的微小改动会导致完全不同的哈希值；固定长度确保输出始终为256位；抗碰撞性使得找到产生相同哈希值的不同输入在计算上不可行。这些特性共同保障了区块链的数据完整性和安全性。
区块链的链式结构是其安全性的关键。每个区块都包含前一个区块的哈希值，形成了一个时间顺序的链条。这种设计使得任何对历史区块的修改都会被立即发现，因为修改会改变区块的哈希值，导致后续所有区块的前置哈希值不匹配。要成功篡改历史数据，攻击者需要重新计算所有后续区块的哈希值，这在计算上是不可行的，从而保证了数据的完整性和不可篡改性。
共识机制是区块链网络中确保所有节点对数据状态达成一致的关键技术。主要有两种共识算法：工作量证明通过计算哈希值竞争记账权，安全性高但能耗大；权益证明根据持有代币数量选择验证者，能耗低效率高。共识流程包括节点提出新区块、网络验证区块有效性、最终达成共识并添加到区块链上。这个过程确保了分布式网络中数据的一致性和可信性。