比特币浅见之区块结构 1

写作本文主要是为强化自己的理解,增强记忆,内容全部来自阅读以下网址文章理解,无任何原创内容,理解可能有误,且未看实际代码验证正确性,若有错误之处请指正。

  1. 《深入区块链原理》系列连载
  2. 比特币脚本及交易分析 - 智能合约雏形

概述

比特币的区块可分为区块头和区块体,区块头主要记录该区块的关键字段信息,而区块体存储放置在该区块中的交易信息。除第一个区块外的任一区块通过记录上一区块的hash值,与上一区块关联,像一条只能从后到前的单向通道一样,当然也可以形容成一根链条,故称为区块链(Block Chain)。

区块(Block)

size field description
4 bytes Block Size 区块大小,单位bytes
80 bytes Block Header 区块头信息
1–9 bytes (VarInt) Transaction Counter 区块中交易的数量
Variable Transactions 区块中所有交易记录的数据

疑问:字段Transaction作者解释为区块中所有交易记录的数据,但交易数据不是都记录在区块体中吗?

区块头(Block Header)

Size Field Description
4 bytes Version 区块版本号,目前为2
32 bytes Previous 、 Block Hash 前置区块(父区块)的区块头Hash,Hash算法为double-SHA256
32 bytes Merkle Root 区块中交易Merkle树根
4 bytes Timestamp 区块创建UNIX时间戳
4 bytes Difficulty Target 工作量证明算法难度
4 bytes Nonce 通过变动该计数器来达成工作量证明要求的结果

区块头与区块体通过字段Merkle Root联系在一起,它是由该块的交易数据数据生成的Merkle Tree的根节点。构造过程如下图所示:

Merkle Tree生成过程

Merkle Tree优点

  1. 对于那些存储空间有限的设备(也称为节点),可以不用存储完整的区块链(区块头+区块体),只需要存储区块头,就可以验证一笔交易是否存在,以上图为例,要验证交易TxA是否存在,节点只需要向那些存储完整区块链的节点发送请求,返回的请求中有<code>HB,HCD</code>, 然后将计算出的根节点Hash与该块中记录的根节点Hash比较,如果相同,则该笔交易存在,否则不存在。
  2. 防篡改,由Merkle Tree的生成过程可以发现,如果tree中任何交易数据被更改,都会造成根节点值的改变,从而知道该块中的交易数据被改过。
  • 全节点:存储完整区块链的节点
  • 轻节点:只存储区块链的区块头的节点

区块体(Block Body)

区块体中存放打包在该区块中的交易信息,每笔交易的存放信息如下表所示:


交易结构

交易的锁定时间定义了能被加到区块链里的最早的交易时间。在大多数交易里,它被设置成0,用来表示立即执行。
如果锁定时间不是0并且小于5亿,就被视为区块高度,意指在这个指定的区块高度之前,该交易不会被包含在区块链里。
如果锁定时间大于5亿,则它被当作是一个Unix纪元时间戳(从1970年1月1日以来的秒数),并且在这个指定时间之前,该交易不会被包含在区块链里。

交易的数据结构没有交易费的字段,交易费通过所有输入的总和,以及所有输出的总和之间的差来表示,即:

交易费 = 求和(所有输入) - 求和(所有输出)

交易输入结构如下表所示:
交易输入结构

无论是解锁脚本(Signature script), 还是锁定脚本(PubKey script),其实就是段能够在比特币软件下执行的代码

疑问:交易哈希值如何计算出来的?

交易输出结构如下表所示:
交易输出结构

疑问:为什么交易输出只要一个锁定脚本即可?

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