科普 | 区块链上的区块到底是什么？

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比特币基于区块链技术，这一点大家都知道。 但什么是区块链？ 更准确地说，区块链上的各个组件——块——到底是什么？

区块链是数据块链。 每个块都可以被认为是分类帐中的每一页。 一个区块由几个不同的部分组成，大致可以分为区块头和区块体。

块头

区块头分为6个部分：

软件的版本号；

前一个区块的哈希值；

Merkle树的根哈希；

自 1970-01-01 T00:00（协调世界时）以来的时间（精确到秒）；

当前难度目标；

随机数。

软件版本号

在大多数情况下，软件版本号并不重要。 但是，通过特定的版本号，矿工可以表明他支持哪种协议决策。

前一个区块的哈希值

前一个区块的哈希可以说是区块链的链条。 因为前一个块包含在新块的哈希中，所以区块链的所有块都建立在彼此之上。 没有这部分，各个块之间就没有联系，就会杂乱无章。

Merkle 树的根哈希

一个块中包含的所有交易都可以聚合在哈希中，这是 Merkle 树的根哈希。

自 1970-01-01 T00:00（协调世界时）以来的时间（精确到秒）

这是块本身的时间戳。 自 1970 年 1 月 1 日以来的秒数。

当前难度目标

这个目标决定了新哈希必须有多小才能声明有效性。 换句话说，每个散列都有一个位的大小。 位的目标越低，就越难找到匹配的哈希。 哈希开头有很多零的哈希币比没有零的哈希小。

随机数

随机数是一个通过工作量证明增加的变量。 通过这种方式，矿工可以猜测有效的哈希值，以及小于目标的哈希值。

这六个部分组成了区块头。 区块头在比特币中起着非常重要的作用，因为它将所有区块连接在一起。 您可以将其视为卡车的驾驶员座椅。

块体

区块体相当于卡车的装载空间，包括所有在区块中确认的交易。

当矿工构建一个区块时，该区块会验证交易。 也就是说，矿工检查发送方是否有足够的资金。 他可以很容易地从区块链中读取这些信息。 例如，如果发送者要发送 10 个比特币，矿工检查他是否在过去的区块中收到了 10 个比特币。

一个区块中的这些交易不仅仅是一个列表，而是在“默克树”中。

什么是默克尔树？

Merkle 树的名字来源于数学家 Ralph Merkle。 他发现可以在一个散列中揭示很多信息。 为此，首先需要对数据本身进行哈希处理，然后将生成的哈希值再次进行哈希处理并聚合。 最后，Merkle 树被聚合成一个散列。 最后一个哈希也称为根哈希，Merkle 树的根。 它以相对较短的字符表示有关其“叶子”（单个交易）和“树枝”（叶子的散列）的所有信息。

只要已知所有分支和叶子，就可以快速轻松地创建根哈希。 记住哈希函数的作用：它在一个方向上干净利落、快速地工作，并且不可能在另一个方向上崩溃。 如果根哈希已知，但交易不知道，则无法猜测交易。

因此，单个根哈希是不够的，必须保存剩余的块。 因此，矿工可以随时对该块中包含的信息进行再次哈希，从而验证根哈希。 只要散列函数相同，那么矿工将对给定的数据输入获得相同的散列值。 这很方便，因为他们可以只检查它们是否与该哈希处于同一级别。

挖矿：寻找特殊哈希值

在这种情况下，工作量证明（PoW）机制下的挖矿更容易理解。 挖矿时，块头会逐渐更改以获得特殊的哈希值。

区块头由五个常量和一个变量组成。 常量是软件的版本号、前一个块的哈希、Merkle 树的根哈希、时间戳和搜索哈希的目标大小（以字节为单位）。

变量是随机数。 随机数是一个以1为单位连续递增的数比特币现在每个区块大小是多少字节，矿工对数据进行哈希，检查数据是否低于搜索到的目标值的哈希值。 如果哈希值大于目标值，矿工将重复该过程，将 nonce 加 1，然后再次进行哈希和检查。 重复此操作，直到找到特定的哈希值，或者从另一台网络计算机中获取哈希值低于目标的另一个块，并将其用作下一个块的基础（使用新哈希值作为“前一个块的哈希值”） ).

挖矿是一个高度重复的工作过程，其目标是找到特定的哈希值。 一旦找到该哈希值，游戏就会重新开始。 找到特定哈希的概率取决于难度。 平均而言，比特币每 10 分钟就会出现一个新区块。 难度在不断调整，所以这个平均值基本不变。

这个过程的特殊性在于特定的散列值只能通过猜测找到。 这个猜测的比例会消耗计算能力和电力。 特殊的哈希值一目了然，因为它以多个零开头。

这是比特币区块链上特定哈希的示例：

0000000000000000000094bfa4edb1245c347e42452e4418e9fe5a1d24e335b16

算力：区块链的俄罗斯套娃

积木可以被认为是俄罗斯套娃。 最小的嵌套娃娃是尚未经过哈希处理的交易。 第二层是这个交易的哈希形式。 此后，两个散列交易一起重新散列。 因此，聚合的哈希值越来越多。 最后只剩下一个哈希，根哈希比特币现在每个区块大小是多少字节，也就是最大的套娃。