區塊 Block

區塊，Block，是比特幣系統中用來打包與記錄交易資料的基本單位。它不是單一資料，而是一個包含多種資訊的資料結構，用來確保交易可以被排序、驗證與永久保存。

一個區塊是去中心化帳本的最小單元，礦工會將一段時間內尚未確認的交易收集起來，封裝成區塊並參與工作量證明 PoW，Proof of Work 競爭。

當區塊成功產生並獲得網路共識後，便會被永久加入區塊鏈中每一個區塊包含了前一個區塊的資訊，區塊依序組成鏈式結構，稱之為區塊鏈。

區塊 基本概念

• 交易容器 區塊的主要功能是儲存交易資料。 使用者發送的交易會先被廣播到比特幣網路，礦工再從待確認交易記憶池 Mempool 中挑選交易，打包進新的區塊之中。

• 工作量證明 礦工必須透過計算工作，尋找低於系統規定的難度目標區塊雜湊值，符合條件的該區塊被廣播至全網，才被視為有效區塊。

• 鏈式結構 每個區塊都會記錄前一個區塊的雜湊值 Hash。 透過這種方式，所有區塊依序相連形成區塊鏈。若過去的交易資料發生改變，將導致後續區塊鏈接失效，因此能有效提高資料的防篡改能力。

• 時間錨定 比特幣系統透過每 2016 個區塊調整一次挖礦難度，使全網平均約每 10 分鐘產生一個新區塊。區塊依序產生並永久保存，可用以判斷交易發生的順序。

• 全網共識 當一個新區塊被礦工打包完成並通過驗證後，它會被廣播到全球數以萬計的比特幣節點中，所有節點同步更新帳本，達成全網數據的一致性。

區塊 組成結構

• 容量大小 每個區塊用以驗證並紀載交易，在 SegWit 啟用前，區塊大小上限約為 1 MB。 2017 年，隔離見證 SegWit 啟用後，比特幣改採區塊權重 Block Weight 計算方式，最大權重為 4,000,000 Weight Units，理論上區塊資料總量可接近 4 MB。

• 組成資訊

  • 區塊頭 Block header
  • 版本號 Version
  • 前一個區塊的雜湊值 Previous Block Hash
  • 默克爾根 Merkle Root
  • 時間戳 Timestamp
  • 難度目標 Bits
  • 隨機數 Nonce
  • 區塊體 Block Body
  • 幣基交易 Coinbase Transaction
  • 一般交易
  • Witness Data，SegWit 見證資料

區塊 相關 BIP

• BIP 30：Duplicate Transactions
• BIP 34：Block v2, Height in Coinbase
• BIP 65：OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY
• BIP 66：Strict DER Signatures
• BIP 90：Buried Deployments
• BIP 141：Segregated Witness
• BIP 152：Compact Block Relay