北京大学肖臻老师《区块链技术与应用》公开课 03-BTC-数据结构
- 哈希指针（hash pointers）：存放结构体的起始地址和哈希值。
- Block chain is a linked list using hash pointers：
每一个区块都包含指向前一个区块的hash指针
整个区块（含前一个区块的hash值）一起取hash值，然后存放到下一个区块中。
上述方式可以实现tamper-erident log。只需保存最后一个hash值，即可检测出对区块链任何部位的修改。
- Merkle tree：Merkle tree用hash指针代替了binary tree中的普通指针。可用于提供Merkle proof。
只需保存根hash值，即可检测出对树中任意部位的修改。
底部的data blocks区块包含了交易信息。
比特币中区块有两种：
1. 全节点：保存整个区块的内容，含有header和body。
block header（存放了根hash值，无交易的具体内容）
block body（存有交易的列表）
2. 轻节点：只保存block header。比特币系统的区块链中，每个区块都有一个Merkle tree：
区块结构
- 如何向没有保存交易列表的轻节点证明交易已经完成？—— Merkle proof（proof of membership）
找到待证明的交易区块tx，全节点向轻节点提供自交易节点往上到根节点过程中的部分hash值，轻节点SPV验证计算出的根hash与block header中的根hash是否相等。如果两者相等，则证明交易确实已经完成。整个过程构成了Merkle proof。
不安全点：调整右边（红色H( )）不用验证的hash值，使得修改后左边（绿色H( )）的hash值与右边调整后的hash的hash保持不变。实际上不可行，哈希函数的collision resistance性质保证。
- proof of non-membership 交易不存在证明
1. 穷举搜素（向轻节点提供整个Merkle tree）
2. Sorted Merkle tree
计算需要验证交易的hash值，找到该hash值在hash序列中的排序位置，如图红色部分所示。
这时提供的proof是第三个第四个叶节点都要往上到根节点。如果其中哈希值都是正确的，最后根节点算出的哈希值也是没有被改过的，说明第三、四个节点在原来的merkle tree里面，确实是相邻的点。通过验证图中黄色部分的两个交易在Sorted Merkle tree中是相邻的点，从而说明Merkle tree中无待验证的交易。
- hash指针另一个用途：只要一个数据结构是无环的(非循环链表)，都能用哈希指针代替普通指针。有环的哈希值没法计算，没法确定一个哈希值固定的区块。
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