名词解释

公钥，私钥，签名，地址

  • 私钥是一个二进制256位随机数
  • 公钥由私钥生成，在交易的时候公开出去，以供节点验证交易是否正确
  • 签名是指在使用账户UTXO的时候由交易信息获得的hash和私钥进行密码学计算获得的一个值
  • 地址由公钥产生，可以通过私钥使用该地址对应的账户余额，可以通过公钥查询该地址对应的账户UTXO

 激励

  • 出块奖励：现在比特币的出块奖励会比较多，所以矿工在意的激励大头是出块奖励，也就是每次出块成功后矿工可以在该块中发起一笔交易，交易的比特币没有来源，也就是发行比特币，但是为了限制比特币的数量，每隔21万个区块出块奖励减半，因为比特币系统会每十分钟产生一个区块，也就是说每四年会将出块奖励降低一倍，也就是说经历足够长的时间之后，出块奖励会变得非常少。
  • 记账手续费：交易的时候输入可能会大于输出，这个差额就是记账手续费，出块的矿工可以新增交易将这笔差额转移到自己的账户下面

共识机制

  • 通过投票决定交易是否被接受
  • 投票权的大小来源于算力，要想通过投票权掌控交易就需要掌握所有参与者51%的算力

工作证明

  • 工作证明又叫nonce，是一段纯数字字符串，保存在区块头里面，通过调整nonce，使得区块hash值符合预设协议的要求，调整nonce值的过程叫做挖矿
  • 随着参与者变多，系统为了保证十分钟出一个区块的速度，会将target设小，提升挖矿难度，可能单纯修改nonce不足以给出合法区块，所以还可能会去调整时间戳，因为系统对时间戳的要求是一个范围，可以在范围内做调整
  • 但是仅调整时间戳和nonce也不太能给出合法区块，在交易内部还有一部分内容可以随意调整，就是出块奖励部分，coinbase，这部分不需要说明输入来源，可以随意调整，也叫extra nonce

邻居节点

  • 每个节点有一部分邻居节点
  • 邻居节点不已其他结构为依托，有可能美国的一个节点和中国的一个节点是邻居，这样就牺牲了效率，提高了安全性
  • 新增的节点会选择一个种子节点，并从种子节点获取它的邻居作为自己的邻居，种子节点是所有节点里面一部分呢特殊的节点

传递消息

  • 节点收到消息并记录后会发送给他的邻居
  • 每一个新的交易以及新的区块都需要发送到比特币网络
  • 节点收到新的交易后会将交易纳入自己的交易池
  • 如果节点收到一个新交易会检测合法性，检测的优先级是自己记录的区块>新区块>交易池的交易>新交易

交易合法性检测

  1. 先执行交易的输入脚本，也就是发起交易的输入中的脚本，这个脚本中包含签名等信息，如果正确执行则继续
  2. 接下来执行输出脚本，输出脚本是本笔交易输入来源的交易中的输出的脚本，不是本笔交易的输出脚本，该脚本中包含了上次资金获取时的签名检查结果，应该是通过这种方式检测本次交易的输入来源是否合法，此次执行的结果需要是结果非零才是验证正确的，那么本笔输入就是合法使用的，本笔交易就也就是合法的

比特币数据结构

Merkle Tree

  • 以交易数据块为叶子节点，计算出hash以后作为父节点数据的一部分，父节点将子节点的hash值组合后计算出新的hash值作为父节点的父节点的数据的一部分，以此类推，最终获取到根hash
  • 通过hash计算以数的形式获取到根hash可以保证交易数据块不可被更改后仍然得到相同的根hash，因为想要找到两个不同的值计算出同一个hash值的可能性非常小

区块链

  • 区块链由一个个以时间为顺序的区块组成
  • 每一个区块由区块头和区块身组成，区块头包含区块本身的信息概况，父区块的hash值，交易信息概括，merkle root值。区块身包含交易的详细数据
  • 每一个区块头包含上一个区块的hash值
  • 只要保存最新的区块，就可以通过最新区块验证之前区块是否产生过改动

全节点和轻节点

  • 对于普通用户来说，保存一个区块中的所有数据的意义不大，并且占用内存
  • 轻节点只保存区块头，全节点保存区块全部内容

交易证明

  • 利用merkle tree证明交易已经被写入区块链
  • 轻节点通过区块头中保存的自己相关的交易数据块，结合向全节点获取到的该交易数据块在merkle tree中到根节点路线上每一个节点的兄弟节点的hash值，就可以计算出merkle root值，并与自己保存的merkle root值比较即可确定交易是否写入了区块链

 

特点

  1. 比特币网络是一个鲁棒，简单不保证高效的网络 

 

 疑问

查找最长链的时候，比较的对象存储在哪，何时进行比较，是会去参考其他节点存储的链条么

1.

交易发出后未被写入区块链之前存储在哪，会不会每个节点存储的预备交易都是一样的，存储这种交易之前需要检查交易合法性么，从交易发起者发起交易到写入区块链确定交易的流程是什么

UTXO检查的时候是去区块链中检查还是有专门的数据库存储这部分内容

 

 

参考

https://www.cnblogs.com/klgzyq/p/15544012.html

https://www.cnblogs.com/klgzyq/p/15544031.html

https://www.cnblogs.com/klgzyq/p/15544034.html