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探索比特币的区块和交易体结构

2024-04-19 14:29 来源:网络

探索比特币的区块和交易体结构

一、区块结构详述

1. 区块高度:Block #476060,标志着该区块在比特币链中的位置,自创世区块起逐个累加。

2. 交易记录数:Number Of Transactions 1757,揭示该区块内封装的交易笔数。

3. 输出总金额:Output Total 14663.80477993 BTC,体现本区块内所有交易输出的累积价值。

4. 预估交易量:EsTIMated Transaction Volume 4086.01378568,估算本区块内交易涉及的经济活动规模。

5. 交易手续费:Transaction Fees 1.20988498 BTC,汇总了所有交易为确保被纳入区块而支付的费用。

6. 区块高度重申:Height 476060,再度确认该区块在链中的具体位置。

7. 时间戳:TimeStamp 2017-07-16 10:13:10,标明区块生成的确切时刻。

8. 收到时间:Received Time 2017-07-16 10:13:10,显示节点接收到该区块的实时时间。

9. 打包者:Relayed By F2Pool,揭示该区块由知名矿池F2Pool成功挖掘。

10. 开采难度:Difficulty 804525194568.13,反映当时全网达成共识所需的工作量标准。

11. Bits:Bits 402742748,以紧凑格式编码难度目标,包括指数和系数部分。

12. 数据大小:Size 999.981KB,直观展示区块占用的存储空间。

13. 协议版本:Version 0x20000002,标识区块遵循的比特币软件版本规范。

14. 随机数:Nonce 2859714985,矿工通过不断调整此数值以求找到满足难度要求的哈希值。

15. 开采奖励:Block Reward 12.5 BTC,矿工成功打包区块后获得的固定报酬。

16. 哈希值关联:最后三个哈希值揭示本区块与前后区块间的链接关系。

17. 默克尔根:Merkle root,利用树状结构确保区块内交易数据的完整性和不可篡改性。

二、开采难度深度解读

1. “Bits”字段含义:采用紧凑格式表示区块的难度目标,确保挖矿符合网络要求。

2. 紧凑格式构成:由系数部分(Coefficient)和指数部分(Exponent)两部分组成,以节省存储空间。

3. 科学记数法表达:将系数乘以2的(指数-3)次幂,得出实际难度目标,确保哈希值“在目标之下”。

4. 动态调整机制:比特币网络每2016个区块调整一次难度,以维持平均每10分钟产出一个新区块的速度。

三、交易结构一览

1. 交易ID:txid,为交易的唯一标识符,即其哈希值。

2. 交易大小:size,以字节衡量交易数据容量。

3. 版本号:version,指定遵循的交易规则版本。

4. 锁定时间:locktime,限制交易最早被确认的时间或区块高度。

5. 手续费:fee,为促使交易被及时打包付出的成本,以聪计。

6. 输入列表:inputs,包含交易资金来源的详细信息。

7. 输出列表:outputs,列明交易资金去向及分配情况。

8. 区块关联:block,描述交易所在区块的高度及在区块内的位置。

9. 其他元数据:如时间戳、是否可替代(Replace-By-Fee)、交易权重等。

四、最小单位——聪

1. 定义:比特币最小单位为聪(Satoshi),1聪等于0.00000001 BTC,以此纪念比特币创始人中本聪。

五、UTXO机制详解

1. UTXO定义:Unspent Transaction Outputs,代表用户持有的、尚未被使用的比特币。

2. UTXO构成要素:金额(Value)、所有者(Owner,即公钥哈希)以及来源(Source,指向产生该UTXO的交易ID和输出索引)。

3. UTXO规则概览:

a) 不可分割性:UTXO必须整体消费,若需部分使用,需花费全部并找零。

b) 创建与消费:交易输入源自先前未花费的UTXO,输出可能成为新的UTXO。

c) 唯一性:UTXO一旦被花费,无法再次使用,网络据此防范双重支付。

d) 不变性:UTXO创建后直至被花费前保持不变,仅有未花费或已花费两种状态。

举例说明UTXO运作过程:

Alice持有1个比特币的UTXO,欲支付0.3 BTC给Bob。她创建交易B如下:

1. 输入:引用交易A的输出,即Alice的UTXO。

2. 输出:分别为支付给Bob的0.3 BTC(成为Bob的UTXO)和给自己的0.7 BTC找零(成为新的UTXO)。

交易B被确认后,原UTXO被消耗,生成两个新的UTXO,分别归属于Bob和Alice。此过程可用简化JSON表示如下:

{
"transactionA": { // 原始交易,Alice获得1个比特币
"outputs": [
{
"value": 1.0,
"address": "Alice's Address",
"spent": false
}
]
},
"transactionB": { // Alice支付给Bob的交易
"inputs": [
{
"txid": "transactionA ID",
"output_index": 0,
"sig": "Alice's Signature"
}
],
"outputs": [
{
"value": 0.3,
"address": "Bob's Address",
"spent": false
},
{
"value": 0.7,
"address": "Alice's New Address",
"spent": false
}
]
}
}

此处,transactionA的输出被transactionB的输入引用,transactionB创建两新输出,分别归属Bob和Alice。这些新输出成为新的UTXO,待未来交易中消费。

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