比特币区块链数据结构分析

Blockchain（数据块、数据块、数据块链）作为比特币的核心概念，对于理解比特币的结构起着至关重要的作用。在《什么是数据块》中，小编从数据块的分布式事务记录的角度简要介绍了数据块的概念。今天小编就从数据块的程序结构详细分析数据块中记录了哪些信息。

数据块文件的位置

如果您使用的是 Bitcoin-Qt 客户端，则数据块信息存储在您的计算机上。每次打开Bitcoin-Qt，数据块都会与整个P2P网络的分布式数据库同步。根据操作系统不同，数据块目录块的一般存储路径为：

Windows：%APPDATA%\比特币\

Linux:~/.bitcoin/

MacOS：~/Library/Application Support/Bitcoin/

打开数据块文件

我们打开blocks文件夹，可以看到很多名为blkXXX.dat的文件，这些文件保存着传说中的数据块记录。

blkXXX.dat文件可以在终端下用hexdump打开。

hexdump -n 10000 -C blk00000.dat

数据块结构

hexdump程序将数据块文件转换成16进制+ASCII表示，小编解释：每个数据块记录六项内容：幻数、块大小、数据块头信息、交易计数、交易详情。其中，数据块头信息的HASH值是下一个新块的HASH值的参考目标编号，最后一个交易明细记录了该块中的所有交易记录（小编将在稍后详述。结构）。

数据块结构如下：

数据块头结构

数据块头 内部结构记录：版本号、前一个块的记录、默克尔树的根值、时间戳、目标特征值、随机数。

比特币矿工的挖矿过程就是生成新数据块的过程（小编后面会详细讲解）。这个过程需要比较前一个数据块头中的HASH值和随机数。如果满足某些条件，则会生成一个新块。 Merkle 树的根值是区块中所有记录交易的根节点的 HASH 值。 Nakamoto 使用 HASH 树对每笔交易进行数字签名，以确保每笔交易都不能被伪造，并且没有重复交易。 , Merkle 树是一种 HASH 树。数据块头结构如下：

交易记录

交易记录就像一个账本，记录着所有比特币的交易信息，每个比特币玩家的比特币收支都被永久嵌入到数据块中，供其他人查询。可以查询所有比特币交易。这些数据块中的交易数据存储在每个比特币玩家的客户端节点中，所有这些节点构成了比特币强大的分布式数据库系统。任何节点的数据损坏都不会影响整个数据库的正常运行，因为完整的数据库存储在其他健康的节点中。

在本文中，小编将详细分析数据块中交易记录的结构。

交易记录结构

在数据块的交易记录中，详细记录了比特币交易记录及相关细节。其中比特币中的数据存储系统，在比特币收支明细中，记录了收支的比特币地址和merkle节点值比特币中的数据存储系统，所以收支明细是交易记录中最重要的部分。

完整的交易记录结构如下表：

比特币支出和接收交易的结构

在数据块中，比特币的支出和收款交易一起写入，整个收支记录包括很多比率记录。每个比率记录都有自己的索引号供查询。

每条比率记录包括生成时间、引用交易的哈希值、交易记录的索引号、比特币消费地址、消费地址数量等详细信息。每条收支的交易记录都有一个 Merkle 节点值。这个哈希节点值是整个 Merkle 树的一部分，它决定了每个地址不能重复交易和伪造。

收支交易结构如下：