Welche Daten werden in einem Block gespeichert?

Verständnis der Struktur eines Blockchain -Blocks

Ein Block in einer Blockchain ist eine Containerdatenstruktur, die Transaktionsdaten im gesamten Netzwerk aggregiert und sichert. Jeder Block ist mit dem vorherigen durch kryptografisches Hashing verbunden und bildet eine unveränderliche Kette. Die in einem Block gespeicherten Informationen gewährleisten die Transparenz, Sicherheit und Rückverfolgbarkeit aller aufgezeichneten Aktivitäten. Die genaue Zusammensetzung kann je nach Blockchain -Protokoll - wie Bitcoin , Ethereum oder Litecoin - geringfügig variieren, aber die Kernkomponenten bleiben konsistent.

Blockkopfkomponenten

Der Blockheader ist ein kritisches Segment jedes Blocks, das Metadaten enthält, die die Integrität und Kontinuität der Blockchain gewährleistet. Es enthält mehrere wesentliche Felder:

• Versionsnummer : Zeigt die Validierungsregeln an, an die der Block haftet und Protokoll -Upgrades ermöglicht.
• Vorheriger Block-Hash : Ein SHA-256-Hash (in Bitcoin) des Headers des vorhergehenden Blocks, der die kryptografische Verbindung zwischen Blöcken erzeugt.
• Merkle Root : Ein einzelner Hash, der alle Transaktionen im Block darstellt. Dies wird durch rekursive Hashing -Paare von Transaktions -IDs erzeugt, bis ein endgültiger Hash bleibt.
• Zeitstempel : Aufzeichnet die ungefähre Zeit, die der Block erstellt wurde, gemessen in Unix -Zeit .
• Schwierigkeitsgrad (Bits) : codiert die aktuelle Mining -Schwierigkeit des Netzwerks und feststellt, wie schwierig es ist, einen gültigen Hash zu finden.
• Nonce : Ein 32-Bit-Feldminer stellt sich wiederholt an einen Hash, der den Schwierigkeitsgrad des Netzwerks entspricht.

Diese Header -Elemente ermöglichen es Knoten, die Gültigkeit des Blocks schnell zu überprüfen, ohne jede Transaktion zu inspizieren.

Transaktionsdaten, die in einem Block gespeichert sind

Der Hauptzweck eines Blocks besteht darin, Transaktionsaufzeichnungen zu speichern. In Bitcoin beispielsweise enthält jede Transaktion:

• Eingänge (en) : Verweise auf nicht ausgegebene Transaktionsausgänge (UTXOs) aus früheren Transaktionen und beweisen, dass der Absender die Mittel besitzt.
• Ausgabe (en) : Gibt den öffentlichen Schlüssel -Hash des Empfängers (Bitcoin -Ade) und den zu übertragenden Betrag an.
• Skript -Dig und Skriptpubkey : Dies sind Skriptbefehle , die die Ausgaben genehmigen und die Bedingungen für zukünftige Ausgaben definieren.
• Transaktions -ID (TXID) : Eine eindeutige Kennung, die durch Hashing der Transaktionsdaten generiert wird.

Alle Transaktionen in einem Block werden in einem Merkle -Baum gehasht und organisiert, wobei die Merkle -Wurzel im Blockkopf gespeichert ist. Diese Struktur ermöglicht eine effiziente Überprüfung - Noten können die Aufnahme einer Transaktion unter Verwendung eines Merkle -Proofs bestätigen, ohne den gesamten Block herunterzuladen.

Überlegungen zur Größe von Blockgröße und Kapazität

Die Datenmenge, die ein Block speichern kann, wird durch die Blockgröbe- oder Gewichtseinheiten der Blockchain (in Segwit-fähigen Ketten) begrenzt. Zum Beispiel:

• Die ursprüngliche Blockgrößengrenze von Bitcoin beträgt 1 MB , obwohl getrennter Zeuge (Segwit) die wirksame Kapazität durch Trennen von Signaturdaten erhöht.
• Ethereum hat keine feste Blockgröße, wird jedoch durch eine Blockgasgrenze eingeschränkt, die feststellt, wie viele Rechenvorgänge einbezogen werden können.

Größere Blöcke können mehr Transaktionen aufnehmen und den Durchsatz verbessern, erhöhen aber auch die Speicher- und Bandbreitenanforderungen an Knoten. Dieser Kompromiss beeinflusst die Dezentralisierung, da größere Blöcke gut ausgestattete Teilnehmer bevorzugen.

Zusätzliche Daten: Coinbase- und Zeugeninformationen

Jeder Block enthält eine spezielle Transaktion, die als Coinbase -Transaktion bezeichnet wird, die die erste Transaktion im Block ist. Diese Transaktion:

• Erstellt neue Münzen als Blockbelohnung für den Bergmann.
• Enthält ein optionales beliebiges Datenfeld , das häufig für Nachrichten oder Zeitstempel verwendet wird (z. B. Genesis Block von Bitcoin, enthielt eine Zeitungsüberschrift).
• Gibt an, wo die Bergbaubelohnung gesendet werden soll.

In Blockchains, die Segwit wie Bitcoin unterstützen, werden Zeugendaten (Signaturen) getrennt von den Haupttransaktionsdaten gespeichert. Dies reduziert die Formbarkeitsprobleme und erhöht die Blockkapazität. Der Zeugenabschnitt ist Teil des Blocks, aber nicht in der Legacy Transaction Hash -Berechnung enthalten.

Wie Blöcke durch Knoten validiert werden

Wenn ein neuer Block ausgestrahlt wird, führen Knoten eine Reihe von Schecks durch, um seine Gültigkeit zu gewährleisten:

• Überprüfen Sie, ob der Blockheader -Hash das aktuelle Schwierigkeitsziel erreicht hat.
• Bestätigen Sie, dass der vorherige Block -Hash mit dem neuesten Block in der Kette übereinstimmt.
• Validieren Sie die Merkle -Wurzel , indem Sie sie aus den eingeschlossenen Transaktionen rekonstruieren.
• Überprüfen Sie jede Transaktion auf korrekte digitale Signaturen, gültige Eingaben und keine Doppelausgaben.
• Stellen Sie sicher, dass die Coinbase -Transaktion nicht mehr als die zulässige Blockbelohnung (Subventionen + Gebühren) zahlt.
• Durchsetzen von Konsensregeln wie Blockgröße und Transaktionsformat.

Erst nach dem Bestehen all dieser Überprüfungen wird der Block zur lokalen Kopie der Blockchain hinzugefügt.

Speicher und Ausbreitung im gesamten Netzwerk

Blöcke werden dauerhaft auf jedem vollen Knoten im Netzwerk gespeichert. Jeder Knoten verwaltet eine vollständige Kopie der Blockchain und ermöglicht eine vertrauenslose Überprüfung. Wenn ein Bergmann erfolgreich einen Block abbricht:

• Es wird unter Verwendung der Konsenskodierung der Blockchain in binäres Format serialisiert (z. B. Bitcoin verwendet Rohbytes).
• Der Block wird über das P2P -Netzwerk mit Nachrichten wie inv und getdata an Peer -Knoten übertragen .
• Knoten, die den Block nicht gesehen haben, fordern ihn an und validieren es unabhängig.
• Nach der Validierung wird der Block im Datenverzeichnis des Knotens auf die Festplatte geschrieben , typischerweise in .blk -Dateien (Bitcoin Core).

Diese dezentrale Speicherung sorgt für keinen einzigen Ausfallpunkt und schützt vor Datenmanipulationen.

Häufig gestellte Fragen

Was verhindert, dass jemand Transaktionsdaten in einem Block verändert? Jede Änderung einer Transaktion verändert seinen Hash, der die Merkle -Wurzel im Blockheader ungültig macht. Da der Header-Hash das Schwierigkeitsziel erreichen muss, müsste die Änderung der Daten den Block und alle nachfolgenden Blöcke erneut überzogen-eine rechnerisch-nicht-realisierbare Aufgabe.

Ist der Zeitstempel im Blockkopf immer genau? Der Zeitstempel muss größer sein als der Median der vorherigen 11 Blöcke und innerhalb weniger Stunden nach Echtzeit. Obwohl es nicht perfekt präzise, verhindert es extreme Rückdatierung oder Zukunft, um Blockbelohnungen zu manipulieren.

Kann ein Block keine Transaktionen enthalten? Nein. Jeder Block muss mindestens die Münzverbots -Transaktion enthalten. Auch wenn keine anderen Transaktionen enthalten sind, muss der Bergmann diese Transaktion generieren, um die Blockbelohnung zu beanspruchen.

Wie überprüfen Light -Clients Transaktionen ohne Herunterladen von Vollblöcken? Leichte Clients verwenden eine vereinfachte Zahlungsüberprüfung (SPV) . Sie laden nur Blockheader herunter und fordern Merkle -Proofs von vollständigen Knoten an, um die Aufnahme einer Transaktion in einen bestimmten Block zu bestätigen.