上一篇基本認識了bitcoin源碼結(jié)構(gòu)和個模塊代碼的功能满俗，今天看區(qū)塊。

區(qū)塊是組成區(qū)塊的基本單位，我們可以通過bitcoin-cli命令查看一個區(qū)塊的基本信息降盹。

bitcli-cli獲取區(qū)塊信息

接下來我們就在源代碼找一下區(qū)塊的定義谤辜，由于我們并不知道區(qū)塊定義在哪丑念。我們試著全局搜一下block.h(或block.cpp)：

搜索block.h

進去發(fā)現(xiàn)還真被我找到了，其實我們在上一篇的bitcoin源碼結(jié)構(gòu)的目錄結(jié)構(gòu)里已經(jīng)說過./private目錄下是區(qū)塊類和交易類的實現(xiàn)渔彰。接下來推正，就讓我們一窺block的究竟植榕。

源碼初窺

CBlockHeader

/** Nodes collect new transactions into a block, hash them into a hash tree,
 * and scan through nonce values to make the block's hash satisfy proof-of-work
 * requirements.  When they solve the proof-of-work, they broadcast the block
 * to everyone and the block is added to the block chain.  The first transaction
 * in the block is a special one that creates a new coin owned by the creator
 * of the block.
 *
 **網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點不斷收集新的交易打包到區(qū)塊中，所有的交易會通過兩兩哈希的方式形成一個Merkle樹
 * 打包的過程就是要完成工作量證明的要求炒瘸，當節(jié)點解出了當前的隨機數(shù)時寝衫，
 * 它就把當前的區(qū)塊廣播到其他所有節(jié)點慰毅，并且加到區(qū)塊鏈上。
 * 區(qū)塊中的第一筆交易稱之為CoinBase交易技俐，是產(chǎn)生的新幣统台，獎勵給區(qū)塊的產(chǎn)生者  
 * 
 * add by chaors 20180419
 */

class CBlockHeader
{
public:
    // header
    int32_t nVersion;       //版本
    uint256 hashPrevBlock;  //上一個區(qū)塊的hash
    uint256 hashMerkleRoot; //包含交易信息的Merkle樹根
    uint32_t nTime;         //時間戳
    uint32_t nBits;         //工作量證明(POW)的難度
    uint32_t nNonce;        //要找的符合POW的隨機數(shù)

    CBlockHeader()          //構(gòu)造函數(shù)初始化成員變量
    {
        SetNull();          
    }

    ADD_SERIALIZE_METHODS;  //通過封裝的模板實現(xiàn)類的序列化

    template <typename Stream, typename Operation>
    inline void SerializationOp(Stream& s, Operation ser_action) {
        READWRITE(this->nVersion);
        READWRITE(hashPrevBlock);
        READWRITE(hashMerkleRoot);
        READWRITE(nTime);
        READWRITE(nBits);
        READWRITE(nNonce);
    }

    void SetNull()          //初始化成員變量
    {
        nVersion = 0;
        hashPrevBlock.SetNull();
        hashMerkleRoot.SetNull();
        nTime = 0;
        nBits = 0;
        nNonce = 0;
    }

    bool IsNull() const
    {
        return (nBits == 0);     //難度為0說明區(qū)塊還未創(chuàng)建贱勃，區(qū)塊頭為空
    }

    uint256 GetHash() const;     //獲取哈希

    int64_t GetBlockTime() const //獲取區(qū)塊時間
    {
        return (int64_t)nTime;
    }
};

CBlock

class CBlock : public CBlockHeader         //繼承自CBlockHeader谤逼，擁有其所有成員變量
{
public:
    // network and disk
    std::vector<CTransactionRef> vtx;      //所有交易的容器

    // memory only
    mutable bool fChecked;                 //交易是否驗證

    CBlock()
    {
        SetNull();
    }

    CBlock(const CBlockHeader &header)
    {
        SetNull();
        *((CBlockHeader*)this) = header;
    }

    ADD_SERIALIZE_METHODS;

    template <typename Stream, typename Operation>
    inline void SerializationOp(Stream& s, Operation ser_action) {
        READWRITE(*(CBlockHeader*)this);
        READWRITE(vtx);
    }

    void SetNull()
    {
        CBlockHeader::SetNull();
        vtx.clear();
        fChecked = false;
    }

    CBlockHeader GetBlockHeader() const
    {
        CBlockHeader block;
        block.nVersion       = nVersion;
        block.hashPrevBlock  = hashPrevBlock;
        block.hashMerkleRoot = hashMerkleRoot;
        block.nTime          = nTime;
        block.nBits          = nBits;
        block.nNonce         = nNonce;
        return block;
    }

    std::string ToString() const;
};

CBlockLocator

/** Describes a place in the block chain to another node such that if the
 * other node doesn't have the same branch, it can find a recent common trunk.
 * The further back it is, the further before the fork it may be.
 *
 **描述區(qū)塊鏈中在其他節(jié)點的一個位置，
 *如果其他節(jié)點沒有相同的分支纹坐，它可以找到一個最近的中繼(最近的相同塊)耘子。
 *更進一步地講，它可能是分叉前的一個位置
 */
struct CBlockLocator
{
    std::vector<uint256> vHave;

    CBlockLocator() {}

    explicit CBlockLocator(const std::vector<uint256>& vHaveIn) : vHave(vHaveIn) {}

    ADD_SERIALIZE_METHODS;

    template <typename Stream, typename Operation>
    inline void SerializationOp(Stream& s, Operation ser_action) {
        int nVersion = s.GetVersion();
        if (!(s.GetType() & SER_GETHASH))
            READWRITE(nVersion);
        READWRITE(vHave);
    }

    void SetNull()
    {
        vHave.clear();
    }

    bool IsNull() const
    {
        return vHave.empty();
    }
};

. cpp函數(shù)

uint256 CBlockHeader::GetHash() const
{
    return SerializeHash(*this);        //生成256位的哈希值
}

std::string CBlock::ToString() const    //區(qū)塊對象格式化字符串輸出
{
    std::stringstream s;
    s << strprintf("CBlock(hash=%s, ver=0x%08x, hashPrevBlock=%s, hashMerkleRoot=%s, nTime=%u, nBits=%08x, nNonce=%u, vtx=%u)\n",
        GetHash().ToString(),
        nVersion,
        hashPrevBlock.ToString(),
        hashMerkleRoot.ToString(),
        nTime, nBits, nNonce,
        vtx.size());
    for (const auto& tx : vtx) {
        s << "  " << tx->ToString() << "\n";
    }
    return s.str();
}

區(qū)塊結(jié)構(gòu)分析

區(qū)塊是通過前后鏈接構(gòu)成區(qū)塊鏈的一種容器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)绒障。它由描述區(qū)塊主要信息的區(qū)塊頭和包含若干交易數(shù)據(jù)的區(qū)塊共同組成户辱。區(qū)塊頭是80字節(jié)糙臼，而平均每個交易至少是250字節(jié)，而且平均每個區(qū)塊至少包含超過500個交易焚鹊。所以韧献，一個區(qū)塊是比區(qū)塊頭大好多的數(shù)據(jù)體。這也是比特幣驗證交易是否存在采用Merkcle樹的原因璧针。

整體結(jié)構(gòu)

比特幣的區(qū)塊大小目前被嚴格限制在1MB以內(nèi)探橱。4字節(jié)的區(qū)塊大小字段不包含在此內(nèi)!

區(qū)塊頭

區(qū)塊標識符

• BlockHash 區(qū)塊哈希值铆惑，是通過SHA256算法對區(qū)塊頭信息進行哈希得到的，這個值必須滿足POW的DifficultyTarget鸭津，該區(qū)塊才被認為有效逆趋。同時晒奕，也是區(qū)塊的唯一標識符，可以通過通過bitcoin-cli根據(jù)BlockHash查詢區(qū)塊信息(文章開頭我們就使用過)

• BlockHeight 區(qū)塊高度魄眉，是用來標示區(qū)塊在區(qū)塊鏈中的位置闷袒。創(chuàng)世區(qū)塊高度為0，每一個加在后面的區(qū)塊晃择，區(qū)塊高度遞增1也物』牵可以通過bitcoin-cli根據(jù)高度查詢區(qū)塊哈希值(文章開頭我們就使用過)

注：BlockHeight并不是唯一標識符，當區(qū)塊鏈出現(xiàn)臨時分叉時坤次，會有兩個區(qū)塊的高度值相同的情況斥赋。

創(chuàng)世區(qū)塊

區(qū)塊鏈上第一個區(qū)塊被稱為創(chuàng)世區(qū)塊，它是所有區(qū)塊的共同祖先洛波。我們可以查看下比特幣的創(chuàng)世區(qū)塊：

創(chuàng)世區(qū)塊

比特幣創(chuàng)始人聰哥在創(chuàng)世區(qū)塊包含了一個隱藏的信息蹬挤。在其Coinbase交易的輸入中包含這樣一句話“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout forbanks.”這句話是泰晤士報當天的頭版文章標題，聰哥這樣做的目的不得而知倦零。但是吨悍，這樣一條非交易信息可以輕而易舉地插入比特幣，這個現(xiàn)象值得深思葫隙。如此躏仇，就不難理解前不久曝光的"不法分子利用比特幣存儲兒童色情內(nèi)容"新聞，當然這種存儲可能遠比聰哥的那句話要更復雜一點糟描。

思考

• 1. 我們查看的區(qū)塊信息中书妻，以下不在源碼結(jié)構(gòu)中的字段有什么含義躲履？為什么他們不在源碼定義的區(qū)塊結(jié)構(gòu)中？
     confirmations
     strippedsize
     weight
     mediantime
     bits
     chainwork

• 2.為什么區(qū)塊的哈希沒有定義在區(qū)塊頭內(nèi)部缤剧？

注：以上問題可能我也沒答案域慷，可以留言我們一起交流共同進步。

對區(qū)塊的認識就告一段落抵窒，下一篇準備去探索比特幣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-交易的結(jié)構(gòu)叠骑。

參考文獻

• 《精通比特幣第二版》

• Bitcoin Developer Documentation

• bitcoin wiki

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互聯(lián)網(wǎng)顛覆世界，區(qū)塊鏈顛覆互聯(lián)網(wǎng)!

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