02-BTC-数据结构_3-2 在数据层中,一个完整的比特币区块数据结构应该包括哪几部分?

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前言

    今天看了北大肖臻老师《区块链技术与应用》公开课，有很大收获，在此写博客以做笔记，加深印象，若有不当之处，欢迎斧正。

一、比特币中的数据结构是什么？

    比特币中的数据结构一个是区块链另一个是存在于区块中的 Merkel tree。

二、区块链

• 比特币中的区块链由一个个区块组成，每一个区块分为 区块头和区块体两部分。
• 区块链中第一个区块为创世块（genesis block），最近的一个区块为 most recent block。
• 区块之间由哈希指针链接，每一个区块的区块头都保存了指向上一个区块的哈希指针，最后一个区块的哈希值保存在系统中。
• 哈希指针有两部分，既保存了指向该结构体的地址，也保存了该结构体的哈希值。
• 由于哈希指针的存在，区块链拥有了防篡改的性质，例如：攻击者篡改了第55号区块，则需要改动包括第55号区块一直到 most recent block 区块的所有哈希值，最后一个区块的哈希值改动后，先不说速度上达不达得到，该哈希值与系统中保存的原来的哈希值不一样，系统即可检测出存在攻击者恶意修改区块。

三、Merkel tree

• Merkel tree 存在于区块体中，它分为数据块（data block）和哈希指针块（hash pointers），Merkel tree 的结构为二叉树形式。
• 数据块在区块中储存的一个个的交易，每一个哈希指针块都保存着下一层两个区块的两个哈希值。由根节点的两个哈希值算出来的哈希值为根哈希值（root hash）保存在区块头中。
• 比特币的节点有全节点和轻节点，全节点保存区块链中每一个区块的所有内容，而轻节点则只保存最近几千个区块的区块头。
• 若轻节点要证明某个交易，则向全节点发出请求，全节点给与轻节点与该交易相关的 Merkle proof ，轻节点使用该交易的哈希值与 Merkle proof 进行验证，若最后算出来的哈希值与保存的区块头中的根哈希值不一样，则该交易证明失败。

总结

  主要梳理了课程中肖臻老师对于比特币数据结构的讲解。