bitcoin-03-比特币区块结构

区块结构

区块链开发之前，先了解比特币的区块结构，有利于了解后续比特币的各种数据结构的做用。

本文要介结几个重要概念：

区块结构
区块头
区块体
区块查看工具

区块

区块是比特币的核心。
当前比特币网络，每10分产一个块。
区块的作用: 比特币最核心的数据结构，包含了交易的重要标识，包括：区块头、区块体、区块大小等数据。

一个完整的区块结构

数据项	字节	字段	说明
Magic NO	4	魔数	常数0xD9B4BEF9
Blocksize	4	区块大小	用字节表示的该字段之后的区块大小
Blockheader	80	区块头	组成区块头的几个字段
Transaction counter	1-9	交易计数器	该区块包含的交易数量，包含coinbase交易
Transactions	不定	交易	记录在区块里的交易信息，使用原生的交易信息格式，并且交易在数据流中的位置必须与Merkle树的叶子节点顺序一致

这里最典型的要数 区块头和 区块体 了，因为它们通常在学习区块链的时候，比较能说明区块链的重要特性。

另外区块链不看不见摸不着的东西，人往往需要可视化的模型会更有助于理解抽象的概念。

这里介绍一个工具，区块链浏览器：
https://blockchain.info/

通过这个浏览器，可以查看区块内的信息。
为什么这个站点可以查看区块信息？
因为区块链的服务，也就是个服务，提供了查询接口，机构或个人，只需要运行区块链服务，在本地运行就可以访问区块链信息，前提是要同步好区块数据。
之前的文章就强调过，鼓励大家运行区块链服务是区块链的特点，币是奖励，算是一种副产物，是被金融机构炒起来的。

区块头

查看区块信息

getblock 00000000000000000000bca6ccc2ef309fd814f80a55b3e08a4212326137d7d2

{
  "hash": "00000000000000000000bca6ccc2ef309fd814f80a55b3e08a4212326137d7d2",
  "confirmations": 30,
  "strippedsize": 884103,
  "size": 1345977,
  "weight": 3998286,
  "height": 681181,
  "version": 536870912,
  "versionHex": "20000000",
  "merkleroot": "574dfd1961a53bb1fd307d7345b2aff6a196cce29a824b9029d454e1f61cfb35",
  "tx": [
    "1a44cb6551af919652eac49d953c50ab2acb1ebdfe7d2b20ed3c1944bd37ac96",
    "3e06d35f7f550068a72991d62dd32281a13e1492867b1c8531a4aa12f591cff8",
    "9d66b3a4b6b683aa4d03d8186d31d33e41e73bd96692cbf33a152b99100b326a",
    "ae6fdde3a16e91d587a5d3c1500d5828a01e69c02b6832cde132111fd90c4760",
    "91a5aa20c0582695a90cfdf4dab5540406c9b78fba4a20f6cd6cb96445d31be5",
    "471ce26f56eb1c164315704b923a1095145256c0e43a77ccd72254265c950b0f",
    "fb56a184da1cff5e8c0cc65c13392c68517713754338f87047bef07c1a43b032",
    "8be8b938eff96313ee9e61c287fdffea2779c0537d2f0ccd7fc1e973693fd12b",
    "d12faee60ec1f46f2bdd6a490b1c92c2e804955786a014b56d8fb9e6d2a35eef",
    "819f0fb4a16a3f88079bf35f6f03c0b032879a75f56b412baedfe525e19708f4",
    "dcc9e980cd345e9a6e136d76a4cd36a36bb7e3217b3685ad9ca577acc8019bf8",
    "6a1a122610ff86d6037d46e57c49183960bcefad04ea233a387fc3d8a0db997b",
    "23dab800d04d100b2748b2addec5237b75ad6da992de80984f95d8decd546859"
    //省略部份交易
  ],
  "time": 1619758979,
  "mediantime": 1619755004,
  "nonce": 32721792,
  "bits": "170bef93",
  "difficulty": 23581981443663.85,
  "chainwork": "00000000000000000000000000000000000000001cb2cd894a35651ba07be168",
  "nTx": 2158,
  "previousblockhash": "00000000000000000004cabf7ba2626c0da40182c19324ea12c13b2aac8ade98",
  "nextblockhash": "000000000000000000058960a47748b02e4b659ba529a0e9c6fb9e1991158f6f"
}

包含以下数据:

字节长度	字段	说明
4	version	区块版本号
32	previousblockhash	前一个区块头的哈希值
32	merkleroot	Merkle根哈希，交易列表生成的默克尔树根哈希
4	time	时间戳，该区块产生的近似时间，精确到秒的UNIX时间戳
4	bits	难度目标，挖矿难度值
4	Nonce	挖矿过程中使用的随机值

区块头中的数据分成三不同的意义：

区块元数据
打包相关元数据
交易树据根

1.区块元数据

父哈希(前一个块）
版本号
即前区块的上一个区块，就是父区块(前一个块)的哈希值，父哈希值用来将该区块与它的前一区块相连接；

2.打包相关元数据

难度
时间戳
Nonce(随机数）

3.交易树据根

这个根在区块头中就是根哈希值，即区块体中的默克尔树的根。

区块体

区块体包括当前区块经过验证的、区块创建过程中生成的所有交易记录。这些记录通过默克尔（Merkle）树的哈希过程生成唯一的默克尔，根并记入区块头。
区块体，包含交易数据。
比特币中的交易比较简单，就是转账，A -> B 转账，这笔交易从比特币客户端发起后，就会进行广播。
比特币的节点收到交易后，会将交易存储到交易队列当中，直到进行打包时才会将交易队列中的交易，打包其实是构建一个数据结构，包括：

默克尔树
当前区块的交易集合而生成的一颗树，目的是通过每一笔交易，从下往上生成一树哈希树。
自下往上看：