【区块链笔记】BTC_数据结构(02)
这篇文章简单的整理了比特币的数据结构相关内容。
为了更好的理解比特币的结构，我们需要先了解 hash pointer 和 merkle tree。
1.哈希指针(Hash Pointer)
哈希指针 = 数据指针 + 数据hash值。
看下图:
哈希指针有什么用处？
tamper-evident log(防篡改日志)
通过指针找到相对应的数据块后，求hash值和哈希指针的哈希值做对比。
就很容易校验数据块的合法性。
因这个特性，我们可以只存后面几个区块信息，通过前一个区块哈希指针，
可以求出上一块的区块信息，以及校验。
2.Merkle tree
如上图计算比特币区块中的所有的交易单的hasn值，
然后每2个再次计算hash值，直到计算出一个root hash值。
H1 = Hash(tx_1)
H2 = Hash(tx_2)
H() = Hash(H1 + H2)
下图是轻节点(比如手机端:只会存储头部信息)如何验证一笔交易是合法有效的交易：
因为hash值的特性，我们只要请求红色的hash值在本地计算出merkle root hash，
和自己的表头比较就行了。也称之为Proof of Membership。
图片备用地址
$$\begin{matrix}
MerkleProof
\end{matrix}
$$
图片备用地址
$$\begin{matrix}
MerkleSortTree
\end{matrix}
$$
3.比特币头部结构(Bitcoin Block Headers)
比特币的头部由以下部分组成。
3.1 版本号(version)
3.2 前一个区块哈希指针(previous block header hash)
比特币的区块存前一个区块的哈希指针。
- hash值只算前节点的header的hash,因为header里包含着root hash。
- 只有后面的区块知道自己的前一个区块是谁，
前面的区块是不可能知道自己的后面的区块是谁。
需要注意一下指针的方向，比特币白皮书里画的箭头是往后的，这地方很容易产生误解。
是后面的区块引用了前面的区块。
3.3 当前区块哈希(Merkle root hash)
是SHA256值。
区块中coinbase(挖矿奖励金)的交易单TXID会放在第一位。
block中任何一个交易单打改变会影响Merkle root hash值
3.4 时间戳(time)
必须大于前11个区块的中间时间。
全节点bu允许2个小时前的区块进入。
3.5 难度值(nBits)
“旷工采矿"打包区块的时候计算hash的难度值。
大致是中本聪开采的创始区块的hash值，通过这个难度值计算出新的hash值。
当小于这个hash值时，就可以打包区块获取奖励金了。
3.6 随机数(nonce)
所有区块的数据准备好以后，调整这个随机数，计算出hash值。
直到小于通过难度值算出的hash值。算采矿成功。
下面是比特币官网的解释。
参考网址：https://developer.bitcoin.org/reference/block_chain.html
看看实际数据是如何保存的。
4.整体链式结构的组成
全节点(full node): 包含所有的交易内容
轻节点(light node): 只保存头部信息，所以无法独立验证交易，比如手机客户端
如上述说的头部信息和body的交易信息构成一个区块链。
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