深入比特币原理（八）——比特币区块链

 Aaron 发表于 2018-02-28 09:52:48

文章来源：华为云社区

原文地址：https://bbs.huaweicloud.com/blogs/101384

 

比特币的出现使人们发现了一项具有巨大潜力的前沿技术——区块链，本节将讨论区块链在比特币中的工作原理。

我们先重温一下比特币白皮书中的一张图

当时我们说过这张图就是比特币区块链的雏形，比特币的区块一个一个按顺序连接在一起形成一根链条，被形象的称为区块链。

区块是如何连接成区块链的？
首先我们看一下区块（Block）的结构

Size	Field	Description
4 bytes	Block      Size	区块大小，单位bytes
80 bytes	Block      Header	区块头信息，详见下文
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

区块的结构其实非常简单，下面我们再打开区块头（Block Header）的结构一看究竟

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

• 区块头的结构中包含一个字段Previous Block Hash，该字段包含父区块头Hash值。

• 由于每一个区块头的Hash值都是唯一的，并且都会被包含在其子区块头中，所以区块的信息会影响其后面所有的区块。

• 如果某一个区块被改变，区块头的Hash值就会改变，那该区块后面所有的区块都会需要重做，这需要耗费大量的工作量重新计算（工作量证明），从而保证了比特币区块链的稳定性和安全性。
  
   区块连接示意图：

区块的其他说明：

1.标识一个区块

• 区块头哈希（Block Header Hash）：区块头哈希有时也被称为区块哈希，它可以唯一的标识一个区块，该信息可以随时被计算，并存储在子区块的Previous Block Hash中。

• 区块高度（Block Height）：区块高度即区块在区块链中的位置（第几个区块），创世区块高度为0，每个区块对应一个唯一的高度，但同一高度下可能临时存在多个区块（这种分叉的情况我们在后面挖矿章节讨论）。早期区块高度不会存储在区块中，仅由每个节点自己动态维护，在比特币改进方案BIP-34中提出利用软分叉在coinbase的解锁脚本中添加块高度信息，并将块Version变为2，从227,835块之后全部块的Version已经为2，即包含块高度信息。

2.创世区块

• 区块链的第一个区块被称为创世区块，比特币的创世区块在2009年创建，现在比特币的所有区块都可以反向追溯到创世区块。

• 创世区块被静态植入比特币核心客户端中，不能被修改，所有比特币节点都将从创世区块开始构建区块链。

• 创世区块的Hash：000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f

• 中本聪在创世区块中隐藏的植入一段文字：“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”（这是英国泰晤士报当天的头条新闻标题，一方面证明区块的创建真实时间，一方面暗讽中心化金融系统）