区块结构
| 字段 | 大小 | 格式 | 描述 |
|---|---|---|---|
| Version | 4 字节 | 小端序 | 区块版本号 |
| Previous Block | 32 字节 | 自然字节序 | 前一个区块的区块哈希 |
| Merkle Root | 32 字节 | 自然字节序 | 区块中包含的所有交易ID的默克尔根 |
| Time | 4 字节 | 小端序 | 当前时间的 Unix 时间戳 |
| Bits | 4 字节 | 小端序 | 目标值的紧凑表示 |
| Nonce | 4 字节 | 小端序 | 随机数，用于尝试找到有效哈希 |
| Transaction Count | 动态 | compact size | 区块中包含的交易数量 |
| Transactions | 动态 | 交易数据 | 区块中包含的所有原始交易数据 |
Merkle Root 是区块内包含的所有交易ID构成默克尔树的根节点。用于确保区块内包含交易的唯一性和完整性, 以防止区块内容被篡改。
默克尔树
默克尔树是一种自底向上构建的二叉树。通过对每一个原始数据进行哈希计算(比特币采用的是 Hash256 算法), 然后将哈希结果两两配对, 再对配对结果进行哈希计算, 重复这个过程, 直到最终得到一个树形结构, 这个树就是默克尔树
默克尔根
默克尔树根节点的哈希值就是默克尔根。
交易ID 已经 Hash256 的结果了, 所以在构建默克尔树时, 交易ID 会直接作为叶子节点。
在区块 400627 的区块头数据中
040000000150896d7a8cd13cd0bf3ee0eaf0a449beb7434ea3aaf70000000000000000002d3d02c97057f403386a1fb151e4bbb2cd20c34065741a96bdedbecd0678ed1a340cd5569fb9061863b03c4d
能够清晰的知道 Merkle Root 的值为 2d3d02c97057f403386a1fb151e4bbb2cd20c34065741a96bdedbecd0678ed1a
区块 400627 包含的交易ID(小端序) 如下:
const txids = [
'62776c9c36a2fb3e504e8b7083ba93262e3cc7b7ec74fa3ddb605ee68b380597',
'18d29edfbae8dedf645a23f3e70affe799f48b8372b7f519aa68948335b04d34',
'085446db8ee01d8c4b809e5fccbfc65d51a746f749ac85a4c7934fd6b7f8e375',
'd807b51c028f55a7279aeff6387d9ac6a316aec05f2ed01a160ae0ebfb02fee9',
'51b1bc2e2b58b08068bbe4bf974fdac4315982aff85209bafbf3ab37a58d3ff0',
'76ff1ec37b8b89ff74f9e079958122ff30e83fe18fa3fd4ea7499ba00d8501ce',
'7be78ceca62dc0fabc4130631f95eac451b2a8843689d1fc9da18bb5cf8c627e',
'5b8374dad6a6f82f3930b81169adea18a24d113a22da65bddbef2fc3dba1b347'
]转换为正常字节序为:
const txids = [
'9705388be65e60db3dfa74ecb7c73c2e2693ba83708b4e503efba2369c6c7762',
'344db035839468aa19f5b772838bf499e7ff0ae7f3235a64dfdee8badf9ed218',
'75e3f8b7d64f93c7a485ac49f746a7515dc6bfcc5f9e804b8c1de08edb465408',
'e9fe02fbebe00a161ad02e5fc0ae16a3c69a7d38f6ef9a27a7558f021cb507d8',
'f03f8da537abf3fbba0952f8af825931c4da4f97bfe4bb6880b0582b2ebcb151',
'ce01850da09b49a74efda38fe13fe830ff22819579e0f974ff898b7bc31eff76',
'7e628ccfb58ba19dfcd1893684a8b251c4ea951f633041bcfac02da6ec8ce77b',
'47b3a1dbc32fefdbbd65da223a114da218eaad6911b830392ff8a6d6da74835b'
]由正常字节序的交易ID计算默克尔根:
import { hash256 } from 'bitcoinjs-lib/src/crypto'
const getMerkleRoot = (txids: string[]) => {
if (txids.length === 1) return txids[0]
const hashedLeaves = []
for (let i = 0; i < txids.length; i += 2) {
const left = txids[i]
const right = i + 1 === txids.length ? left : txids[i + 1]
const combined = left + right
hashedLeaves.push(hash256(Buffer.from(combined, 'hex')).toString('hex'))
}
return getMerkleRoot(hashedLeaves)
}
const merkleRoot = getMerkleRoot(txids)
// 2d3d02c97057f403386a1fb151e4bbb2cd20c34065741a96bdedbecd0678ed1a得到的结果与区块头中的 Merkle Root 一致。
默克尔根是在矿工构建候选区块时, 从内存池选取交易, 并在选取的交易之上添加了 coinbase 交易, 这些交易的交易ID统一被用来计算默克尔树的根节点。