區塊鏈里的區塊是什么(Web3知識120問第4篇:區塊鏈里的“區塊”指什么?)

Web3知識120問第4篇

區塊鏈里的“區塊”指什么？

眾所周知，區塊鏈是一個按照時間順序，將數據區塊以順序相連的方式組合成的鏈式結構。鏈式結構很好理解，就是鏈條的樣式。但是很多人不知道的是，這個“區塊”到底是什么？這個所謂的“區塊”里，包括哪些東西呢？

今天，識鏈大學就給大家剖析一下區塊鏈的數據結構，以及區塊內部所包含的信息資料。

一、區塊頭與區塊體

區塊本身是由兩個結構組成，分別是：區塊頭和區塊體。上半部分是區塊頭，包括版本號、時間戳、難度目標、隨機數、前一個區塊的哈希值、默克爾根等信息。而下半部分就是區塊體，囊括了這個區塊內的所有交易信息和相關的哈希值。如果不太明白，可以看下面的圖：

二、區塊主體與默克爾樹

現在，我們先從區塊體說起，這個比較簡單。在區塊鏈上，大概每幾分鐘就會誕生一個新區塊，例如比特幣網絡是 10分鐘左右。那么，這10分鐘內產生的所有轉賬、交易信息（轉賬人、接收人、轉賬金額等），都會被打包到一個區塊主體里，這就構成了一個區塊體。

但是還沒結束，這些交易信息，實際上是以哈希值的形式存在，就是圖中的hash。所謂哈希值，就是一串數字和字母的組合。這個組合，是將一段文字或者信息，通過哈希算法的形式加密而成的。

舉例來說，識別大學內部有一個秘密是“識鏈大學的校長是老王”。這個信息，老王并不希望別人知道，于是通過SHA-256這個哈希算法，將這段信息進行加密之后，就變成了

“64ded2e5d6a6f1e08af96de4c4292cf9eab7ca85fd2921f671f4105b4b2fedf8”，這串字符就是哈希值了。

同理，在區塊鏈里，某個時間段內所有人的轉賬信息都會通過哈希算法被計算出哈希值。因為如果不計算的話，資料太多，區塊裝不下。但是就算是變成哈希值，依然還是很多。那就再繼續算，哈希值兩兩組合，得出下一個哈希值。再兩兩組合計算，最后得到一個終極哈希值，這個哈希值就叫默克爾根（Merkle）。這種兩兩計算的方式，組成了一種結構，就是默克爾樹（Merkle）的結構。

三、區塊頭的結構

和區塊體相比的話，區塊頭包含的內容就復雜的多了，畢竟是頭嘛。就區塊頭里面的結構，識鏈大學給大家一一介紹。

1、版本號：就是這個區塊的版本，也叫“區塊高度”。創世區塊的版本號是0，下一個區塊的版本號就是1，以此類推，多一個區塊就加個1。例如ETH2.0是在區塊高度15537393的時候完成合并。這個“15537393”就是該區塊的版本號。

2、時間戳：前面說過，區塊鏈是按照時間順序排序的。所以，每個區塊生成的時候，都會在里面標注好時間，會精確到秒。有了這個時間戳，才能確定好順序。這個時間，也是鏈上時間，以供用戶查詢。

3、難度目標：區塊鏈系統自動調整的挖礦難度。以比特幣網絡為例，剛開始挖礦的時候，大家用電腦都能挖礦。后來隨著挖礦的人越來越多，難度也越拉越大。為什么難度大？因為比特幣網絡設定了一種機制：大約每10分鐘要生成一個區塊。如果難度不變，挖礦的人越來越多，那么區塊生成時間就會變少，這就亂套了。所以，比特幣網絡會在2周左右，根據全網的算力情況調整一次難度。

4、隨機數：區塊鏈網絡隨機生成的一串字符，但是沒人知道是什么，只能靠猜。誰猜出來，誰就能獲得獎勵。所謂的“猜”，就是利用挖礦設備去進行哈希碰撞，簡單來說就是一串串字符去試。試出來了，就成功了。現在有的挖礦設備，大概每秒可以試14萬億次，也就是每秒進行14萬億次的哈希碰撞。理論上，你試的次數越多，成功的幾率越大。

5、前一區塊的哈希值：前一個區塊，對當前這個區塊來說就是“父區塊”。為什么區塊鏈不可篡改？就是因為每一個區塊都包含前一個區塊的哈希值。如果有一個信息改了，那么此后每個區塊的哈希值都要重新計算，這幾乎是不可能實現的。

6、默克爾根：這個就是剛才提到的，由區塊主體計算得出的哈希值。

至此，區塊頭和區塊體的信息就介紹完全。當所有的信息都明確之后，整個區塊會再進行一次哈希計算，得到一個哈希值，放到下一個區塊里，這個哈希值就是所謂的“父區塊哈希值”了。

從設計角度來，區塊體和區塊頭的緊密連接，區塊頭和父子區塊的前后配合，各個節點環環相扣，實現了一個堅不可摧的鏈條。對區塊鏈研究的越深，越能體會到它的強大之處，各種巧妙的思想讓人嘆為觀止。

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