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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 [:1703863922]
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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 3.4 比特币的区块
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现在，我们已经了解了单个交易是如何创建的，但是在第2章里提到，所有交易都是被打包放入区块的，为什么要这么做呢？其实这是为了性能优化，如果每一个交易都要矿工单独去达成共识，那整个系统的交易处理速度将会变得非常慢。而如果我们把大量交易组织起来放入一个区块，得到的哈希链就更短，大大提高了验证区块链数据结构的效率。
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区块链（块链）非常聪明地把两个基于哈希值的数据结构结合起来：第一个数据结构是区块的哈希链，每一个区块都有一个区块头部，里面有一个哈希指针指向上一个区块。第二个数据结构是一个树状数据结构，也就是以树状结构把区块内所有交易的哈希值进行排列存储。也叫梅克尔树（请参考第1章），它以一种非常高效的形式把所有交易组织起来。为了证明某个交易在某个区块内，可以通过树内路径来进行搜索，而树的长度就是区块内所包含的交易数目的对数（见图3.7）。
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我们在第2章中提到过（在第5章还将继续涉及），区块头部还包含了挖矿谜题[1]相关的信息。还记得，区块头部的哈希函数必须以一大堆零开头才有效，此外，区块头部还要包含一个矿工可以修改的“临时随机数”、一个时间戳和一个点数（点数用来表示找到这个区块的难度）。区块头部是挖矿过程中唯一哈希值化的，所以要验证一个区块的链，只要检查区块头部即可。在区块头部唯一的交易数据是交易树的树根——“mrkl_root”。
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图3.7 比特币的区块链有两个哈希结构
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注：一个就是把区块联结在一起的哈希链，另一个就是区块内部的交易哈希值梅克尔树。
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每个区块的梅克尔树上都有一个有意思的交易，叫作币基交易（见图3.8）。这就类似于财奴币里的造币交易。这个交易创造新的比特币，它看上去像是一个普通的交易，但有几点不同：
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图3.8 币基交易
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注：币基交易创造新的比特币，这个交易并不消费之前交易输出的比特币，因此，没有指针指向“上一交易”。币基交易的参数可以是任意数据。币基交易的价值等于区块奖励加上区块中包含的所有交易费。
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1.它永远只有一个单一的输入与单一的输出。
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2.这个交易并不消费之前交易输出的比特币，因此，没有指针指向“上一交易”。
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3.这个输出值目前大约是25个币多一点点。这个输出值就是矿工的挖矿收入。它由两部分组成：一部分是奖励的25个比特币（奖励在每生产210 000个区块——大概4年——后减半），另一部分是所有交易的交易手续费。
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4.还有一个特别的地方就是“币基”参数，矿工可以放任何值进去。
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这里值得一提的是，当比特币的第一个区块被铸造出来的时候，该区块的币基参数提及了伦敦《泰晤士时报》的一则报道：2009年1月3日，财政大臣拯救银行。这被看成比特币发明的政治动机，同时也很好地证明了第一个区块的打包时间是在2009年1月3日，上述报道出来之后。这也是矿工使用“币基”参数来支持很多比特币的不同特性。
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想更好了解比特币的区块和交易结构，最好的办法是自己浏览区块链的数据，有很多网站提供数据，比如blockchain.info，在该网站上可以看到所有交易，以及每笔交易所引用的上一笔交易。由于比特币的数据都是公开的，一些程序员已经开发出了全图形化的展现方式。
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[1]也就是竞争记账权利问题。——译者注
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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 3.5 比特币网络
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到这里，我们已经讨论了参与者可以发布交易，并将交易纳入区块链，这一切似乎很神奇。事实上，上述整个过程都是通过比特币网络完成的。比特币网络是一个点对点的网络，沿用了很多已有的点对点网络的理念。在比特币网络里，所有的节点都是平等的。没有等级，也没有特殊的节点，或所谓的主节点。它运行在TCP网络上，有一个随意的拓扑结构，每个节点和其他的随机节点相连。新的节点也可以随时加入。可以试着现在就下载比特币节点软件，把你的个人电脑注册为一个节点，这个节点的权限和比特币网络里所有其他节点都是一样的。
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由于随时有新的节点进入，也有旧的节点离开，所以比特币网络事实上一直在变化。并没有强制的规定节点何时明确地离开网络，只要一个节点有3个小时没有音讯，就会慢慢地被其他节点忘记。通过这个方式，网络非常缓和地处理节点下线问题。