光电 · 技术与产业
文章库关于本站

光电技术

区块链组成结构相关术语如何理解:从区块到共识

摘要

理解区块链结构,可以依次区分区块与交易、哈希与根、节点与共识。本文结合比特币和以太坊的结构示例,解释关键术语之间的关系,并说明不同协议的适用边界及常见误解。

比特币挖矿工作量证明的科技主题配图

先区分数据结构与运行规则

区块链组成结构相关术语可以分成两类:一类描述数据怎样组织,如区块、交易、区块头;另一类描述网络怎样核验和选择记录,如节点、共识规则、分叉选择。理解时先判断一个词指的是数据、摘要还是规则,再看它与其他部分的关系。

比特币开发者指南与以太坊开发文档展示了不同的具体结构。两者都通过引用前一区块形成关联,但交易表达方式、状态组织和共识机制存在差异,不能把某条链的字段清单当作所有区块链的统一标准。

区块链技术数字签名的科技主题配图

区块、区块头与父区块

区块是组织交易等协议数据的单位。区块头集中放置用于关联、校验的关键信息,详细数据则由相应的数据部分承载。父区块是当前区块直接引用的前一区块;沿着父区块引用,可以追溯记录的顺序。

智能合约区块链的科技主题配图

可以把这些关系理解为:区块承载内容,区块头提供核验线索,父区块引用建立前后联系。具体哪些字段放在哪里,需要按对应协议理解。

哈希、默克尔根与状态根

哈希是由数据计算出的摘要,原始数据变化通常会使摘要改变。比特币将交易标识逐层配对计算,得到默克尔根并写入区块头;区块头还引用前一区块头的哈希。

“根”表示某个数据结构的汇总摘要,理解时必须追问它汇总了什么。交易相关的根对应交易数据,状态根对应状态数据。以太坊执行载荷相关结构中的状态根用于表示执行交易后的全局状态,不能将它与共识层的状态根混为一谈。

交易、UTXO与执行载荷

比特币普通交易通过输入引用先前的输出,UTXO就是尚未花费的交易输出。理解一笔交易时,需要关注它消费了哪些输出、又创建了哪些输出。

以太坊的执行载荷包含待执行的交易等数据,执行交易会更新状态。因此,“交易被收录”和“执行后的状态得到核验”是理解其结构时需要分别关注的问题;UTXO术语则不能直接套用于所有链。

节点、共识与常见问题

节点按照协议规则核验记录。比特币采用工作量证明,并在有效候选链中依据累计工作量选择链;以太坊采用权益证明,由验证者参与提议和证明等共识活动。共识涉及有效性检查与历史选择,不能仅凭区块之间有哈希连接来解释。

区块高度能唯一识别区块吗?不能,分叉时同一高度可能有不同区块。哈希关联意味着历史绝对无法修改吗?它使修改影响后续引用并可被发现,抵抗历史改写还依赖共识机制。默克尔证明能证明一笔交易完全有效吗?它主要证明收录关系,完整有效性仍需相应规则的核验。

← 返回全部文章

延伸阅读 · 相关栏目

光电技术产业观察研究资料资料与核验