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bitcoin区块结构分析

Eric

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区块链

区块链是由一个个包含交易数据的区块按照时间顺序链接组成。它可以存储到文件中或者轻量级数据库中，例如：Google的LevelDB或者D. Richard Hipp创建的SQLite。

区块链的结构如下图：

图片来自：Satoshi Nakamoto, "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" https://bitcoin.org/bitcoin.pdf

每个区块中都包含前一个区块的Hash（上图中的Prev Hash），以及本区块的时间戳，从而形成一个按时间顺序排列可以追溯到第一个区块的链式结构。

前一个区块的Hash值是通过对前一个区块的区块头运行SHA256算法计算得出。从上图的结构中可以看出每个区块都包含上一个区块（父区块）的区块头Hash，所以如果要修改已加入区块链中的区块信息，需要把该区块后续的子区块、孙区块的信息都进行修改，这种连锁式的效应导致如果要修改某个区块，也必须重新通过工作量证明（POW）计算该区块后的所有区块，重新计算需要消耗巨大的计算机算力，一般认为一个区块在后面跟了五个区块后，该区块里的交易将是不可逆转的。

区块

区块是一种数据结构，它主要由区块头和交易列表组成。

区块头

交易列表

区块中的交易列表，实际上是区块中交易的Hash列表。类似下面这样：

[

"4d7e38663dbe2a61f2bbf175e02a9eea6f7f9ea6e12411ed51795bfd6a48142c",

"8e189263e983816df24c9f75c1ecd0c0a5012e01832ccaf95cd7d0f496f40500"

]

区块JSON数据分析

通过bitcoin core RPC控制台获取的区块信息如下：

getblock 0000000000000002a6e7c1fc7f26d58bb5d4dd4667c9bc5516fc67ff540e5a6f

{

"hash": "0000000000000002a6e7c1fc7f26d58bb5d4dd4667c9bc5516fc67ff540e5a6f",

"confirmations": 9632,

"size": 994,

"height": 579042,

"version": 536870912,

"versionHex": "20000000",

"merkleroot": "b89e7206aaa8b9a16c70808208a9ff2624ba84f7f4f713826c36a793bc4f1d20",

"tx": [

"4d7e38663dbe2a61f2bbf175e02a9eea6f7f9ea6e12411ed51795bfd6a48142c",

"8e189263e983816df24c9f75c1ecd0c0a5012e01832ccaf95cd7d0f496f40500"

"time": 1528576496,

"mediantime": 1528574674,

"nonce": 3519684336,

"bits": "190401da",

"difficulty": 1071787469.797805,

"chainwork": "0000000000000000000000000000000000000000007cb85621cccdbd508b7ac3",

"previousblockhash": "0000000000000003edc68dcdae70d279fc040505b3d3f4d0dcc995a70d8791a1",

"nextblockhash": "00000000000000031ccf028a8a9a1dbdcba4c0c1316b22dac4c0cdaff905c2d0"

}

字段说明

hash：当前区块Hash
confirmations：区块链网络确认数
size：区块大小
height：区块高度
version：区块版本
versionHex：区块版本的16进制表示
merkleroot：区块中所有交易的merkle根Hash
tx：交易列表
time：区块的时间戳
mediantime：过去11个区块的中值时间
nonce：32位的任意随机数，挖矿时用于工作量证明算法的一个扰动输入参数
bits：区块的难度目标
chainwork：区块链上的总计工作量，它是一个32位的整数，代表了区块链上所有区块的计算工作量，把上例中的

“0000000000000000000000000000000000000000007cb85621cccdbd508b7ac3”转换为十进制表示“1.5077730592060008e+26”，我们可以看到是一个非常巨大的计算工作量

14. previousblockhash：前一个区块的Hash值

15. nextblockhash：下一个区块的Hash值

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