比特币区块结构分析

比特币区块结构分析

比特币区块数据包含了比特币链的核心信息，包括如何交易比特币、区块扩容等。

自比特币诞生以来，每 10 分钟就会产生一个区块。 使用权;; 查看最新区块信息，可以看到当前区块大小已经接近或者超过了中本聪设定的1MB容量。

1. 区块链数据结构

一个完整的块结构主要由以下几部分组成：

2.区块信息分析

从 ;; 选择块哈希为 10000000003BA27AA200B1CECAAD478D2B00432346C3F1F3986DA1AFD33E506 的较早块进行分析。

可以看出，该区块包含三个交易信息。 块信息字段分析如下。

1头分析

前 80 个字节是块头。

阐明：

2Coinbase交易信息分析版、父区块头哈希值和Merkle根均采用little-endian格式编码，即最低有效位在前。

时间戳表示从1970年1月1日0:00:00开始的秒数

一个区块的第一笔交易定义为CoinBase交易，即挖矿产生的比特币奖励。 可以看出，挖一个区块的奖励是12.5个比特币，下一次减半发生在2020年。

除了挖矿奖励外，“矿工”还受到新账本费用的激励。 未来比特币总量不增加后，后者将成为矿工的主要收入。

3 交易信息记录

让我们看看正常的交易。

3.如何解决扩容问题

在比特币早期，为了保证比特币系统的安全和稳定，防止比特币系统被攻击，中本聪将区块大小设置为1米。 当时比特币用户数量并不多，比特币交易不存在拥堵问题。

随着比特币网络的发展，越来越多的交易信息被存储在一个区块中。 一个 1MB 的区块只能容纳大约 2000 笔交易，

当交易量很大时为什么比特币系统要扩容，需要排队等待出块确认，交易网络的拥堵问题越来越严重。 因此，已经提出了几种解决容量问题的方法。

1 块扩展

解决小面积问题最直接的办法就是扩容。 2015 年，区块交易大小中位数翻了一番，从 1 月的 292kb 增加到 12 月的 749KB。 2015 年 12 月，比特币香港扩展会议由 Pieter wuille 主持。 Segregated Witness 提出后，扩容问题甚至被简化为只升级到 2MB。

为什么不把块变大，比如 30MB？ 区块存储交易信息。 如果区块大小限制在 30MB，最大的问题不是 CPU 计算能力的瓶颈，而是区块的传播和存储。

30MB的区块大小可能会导致全网孤块和空块率大幅上升，每年1.5tb的区块链数据输出量超过大部分节点机器的硬盘容量。

基于这1.5tb的数据，区块链浏览器和钱包服务商可能会扩容10倍，达到15tb，远远超出普通机器/数据库的磁盘容量。

除了扩展之外，另一个解决方案是隔离见证和闪电网络。

2 隔离见证和闪电网络

Segwit 将交易签名数据与交易数据分离，以解决可扩展性攻击。

比特币交易主要由两部分数据组成。 其中一部分是交易数据，它记录了比特币的来源和目的地。

另一部分是见证数据，它由一些加密数据组成，以证明这些交易请求是真实的。

中本聪在设计比特币时，直接将这两部分信息放在了区块中，这样一个区块就不能携带更多的交易信息。

如果“见证数据”被隔离，区块链只记录交易数据，一个区块可以承载更多的交易。

闪电网络解决方案是在比特币网络上加一个“闪电网络”，

比特币原链上的小额交易转移到闪电网络处理，完成后记录在原链上。 这是一种加速交易的链下交易。 以太坊也有类似的解决方案为什么比特币系统要扩容，称为雷电网络。

假设比特币区块是一辆公共汽车，每 10 分钟在固定时间发车，

当想乘车的人数超过公交车的载客量时，不能上车的人就得等下一班车。 我们的目标是让更多的人上船，也就是承载更多的交易。

比特币区块链本身可以根据交易率对交易进行优先排序。 如果想快速完成转账等功能，可以设置较高的服务费。

这就好比坐公交车，买高价票的人先上车，不想买高价票的只能等到车上人少了。

被隔离的目击者说我们在车后部放了一辆赛格威，所有乘客都必须把背包和行李放在上面，

由于缺少个人物品，每个人占用的空间更少，所以公交车可以搭载更多的人，载客量越来越大。

闪电网络可以理解为在公交线路旁边架设一条铁路，让不能上公交的人可以直接上火车，解决了太多人要坐公交的问题（交易) 而且车子太小了。

隔离见证人和闪电网络在技术上是可行的，但存在很多问题。 由于闪电网络交易并不等同于比特币的点对点链上交易，而且比特币的大部分交易场景也不适合闪电网络，因此闪电网络等二层网络不能视为比特币的扩容解决方案。

如果闪电网络部署成功，大型支付中心也会出现问题，这违背了比特币作为点对点支付系统的初衷。