区块链的数据结构
区块链结构本身为一条链表，节点为区块。而传统链表实现，便是通过指针将各个节点串联起来而称为最终的链。
但在区块链系统中，并未采用指针，而是使用了**哈希指针**。
指针
指针是一种变量，它存储的是另一个变量的内存地址。通过指针，程序可以间接访问或操作存储在该地址中的数据。
哈希指针
哈希指针是一个包含两个部分的数据结构
- 指针：指向特定数据的位置（如内存地址或磁盘位置）。
- 哈希值：该位置数据通过哈希函数计算得出的哈希值。用 H()表示
其中 P 为该节点的地址，H()为该节点的哈希值，该值与节点中内容有关。当节点（区块）中内容发生改变，该哈希值也会发生改变，从而保证了区块内容不能被篡改。
在区块链中的应用：
每个区块通过哈希指针链接到前一个区块，形成一条不可篡改的链。 如果要改其中某一个节点，则意味着后续所有节点都将发生改变。因此，而用户只需要记住最后一个区块链的哈希地址，就可以检测区块链上内容是否被篡改。
默克尔树（Merkle tree）
Merkle Tree 是比特币系统中又一个重要的数据结构，用于快速验证区块中交易的完整性。
上图即为一个简单的 Merkle Tree，其中 A、B、C、D 为数据块。
A 和 B 各有一个哈希值，将其合并放在一个节点中，C 和 D 同样操作，而后，针对得到的两个节点分别取哈希，又可以得到两个新的哈希值，即为图中根节点。实际中，在区块块头中存储的是根节点的哈希值（对其再取一次哈希）。
交易A, 交易B, 交易C, 交易D
哈希A, 哈希B, 哈希C, 哈希D
父节点:
哈希AB = Hash(哈希A + 哈希B)
哈希CD = Hash(哈希C + 哈希D)
根节点:
默克尔根 = Hash(哈希AB + 哈希CD)课程图示例： 
- data blocks： 即为交易 transaction 。
- 在比特币系统中，不同区块通过哈希值指针连接，在同一个区块中的多个交易（数据块），则通过 Merkle Tree 的形式组织在一起。
- 区块本身分为两部分（块头和块身），在块头中存在有根哈希值（没有交易的具体信息），块身中存在交易列表。
该数据结构的优点在于：只需要记住 Root Hash（根哈希值），便可以检测出对树中任何部位的修改。 例如，所绘制 Merkle Tree 中节点 B 发生了改变，则对应的第二层第一个节点中第二个哈希值便也会发生改变，进而根节点中第一个哈希值也会发生改变，从而导致根哈希值也发生了改变。
在区块链中的应用：
Merkle Tree 可以用于提供 Merkle Proof（ 默克尔证明，用于验证某个交易是否包含在 merkle tree）。
比特币中节点分为轻节点和全节点。全节点保存整个区块的所有内容，而轻节点仅仅保存区块的块头信息。 比特币节点分为：
- 全节点 （block header + block body）: full node / full validating node
- 轻节点 （block header）： light node
为什么要分轻节点和全节点？
因为硬件的局限。一个区块大小为 1MB，对于移动便携设备来说，如果存储区块的所有内容，则所需空间过大，而这是不现实的。所以轻节点只需要存储区块块头信息，全节点存储区块所有内容即可。
当需要向轻节点证明某条交易是否被写入区块链，便需要用到 Merkle proof。
我们将交易到根节点这一条路径称为 Merkle proof，全节点将整个 Merkle proof 发送给轻节点（如下图所示），轻节点即可根据其算出根哈希值，和自己保存的对比，从而验证该交易是否被写入区块链。只要沿着该路径，所有哈希值都正确，说明内容没有被修改过。 