什么是区块链的区块头（Block Header）

在区块链中，区块（Block）是记录交易数据的基本单元，而区块头（Block Header）是区块的“指纹”与“封面”，用于标识、验证和串联所有区块，构成不可篡改的区块链结构。

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一、什么是区块结构（Block Structure）

定义：

区块是区块链上的一个“数据包”，记录了一段时间内的交易信息、系统状态，以及指向上一个区块的哈希值。

每个区块 = 区块头（Header）+ 区块体（Body）

+=======================+
|      区块 Block       |
+=======================+
|    区块头 BlockHeader |
|    ----------------   |
|    前一区块哈希        |
|    Merkle Root        |
|    时间戳              |
|    难度值              |
|    随机数 Nonce        |
|    ...                |
+-----------------------+
|    区块体 BlockBody    |
|    ----------------   |
|    交易列表（Txs）     |
|    合约调用等          |
+=======================+

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二、什么是区块头（Block Header）

区块头是区块的元信息与摘要，是整个区块的**“身份证”**，用于保证数据完整性、防止篡改、连接上下区块。

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区块头包含的关键字段如下：

字段	说明
1. 前一区块哈希（Previous Block Hash）	指向上一个区块的哈希，构成区块链
2. Merkle Root	当前区块所有交易的哈希树根（Merkle Tree），确保交易未被篡改
3. 时间戳（Timestamp）	区块打包时间（Unix时间戳）
4. 难度目标（Difficulty）	当前 PoW 挖矿的难度级别
5. Nonce（随机数）	PoW 过程中的“解谜答案”，用于寻找满足目标哈希的数值
6. 区块版本（Version）	区块协议版本
7. 区块高度（Block Height）	区块在链上的位置，从0（创世区块）开始

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三、区块头的作用

功能	描述
防篡改	区块头中的哈希、Merkle Root 等构成强校验结构
串联成链	区块头中的“前一区块哈希”字段形成区块链
挖矿目标	PoW 算法就是找一个 nonce 使得区块头的 hash 满足难度要求
同步验证	轻节点只需要同步区块头，即可验证交易是否存在（SPV）

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四、区块哈希的生成方式

整个区块头被序列化后，计算哈希（通常是 SHA-256 两次）：

block_hash = SHA256(SHA256(BlockHeader))

这就是我们在比特币区块浏览器上看到的每一个区块哈希。

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五、比特币区块头结构（示意）

字段	类型	说明
Version	4 bytes	区块版本号
Previous Block Hash	32 bytes	前一区块哈希
Merkle Root	32 bytes	所有交易哈希生成的 Merkle 树根
Timestamp	4 bytes	时间戳
Difficulty Target	4 bytes	当前难度目标
Nonce	4 bytes	随机数

共计 80 字节 的区块头数据，通过双 SHA-256 计算出当前区块的哈希值

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六、区块头与区块链的关系图

[Block 0]  ←-- [Block 1] ←-- [Block 2] ←-- [Block 3]
   |             |             |             |
   +-- Hash_0 ←--+-- Hash_1 ←--+-- Hash_2 ←--+

• 每个区块头都包含前一区块的哈希值
• 任何一个区块内容变动，都会使其哈希变动，链条断裂
• 构成防篡改的数据结构 = 哈希链

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七、小结

项目	区块结构	区块头
定义	区块 = 头 + 体	区块的元信息和摘要
内容	包含交易、元信息	包含前哈希、Merkle Root、时间戳等
用途	保存交易	验证区块有效性、连接链条、防篡改
关键点	数据结构单元	参与出块、挖矿和验证过程

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