比特币采用了基于国际互联网的 P2P 网络架构. P2P 的意思是每个节点都是对等的, 没有服务端, 分层等概念.

除了 P2P 协议之外, 比特币网络中还运行了 Stratum协议(挖矿).

每个比特币节点都是路由, 区块链数据库, 挖矿, 钱包四个服务的集合. 其中, 全节点的区块链数据库是完整的拷贝.

除了全节点之外, 还有"轻量级节点(SPV节点)"的概念. 这种节点只保留了区块链的一部分, SPV节点 也有区块链数据库, 只不过这里的数据只是完整区块链的一部分.

区块头: 80B

平均每个交易: 250B

平均每个区块包含的交易数: 500

数据结构如下表所示:

注意, Merkle树是一种用来有效地总结区块中所有交易的数据结构.

区块哈希值可以唯一地标识一个区块.

区块高度是找出一个区块的必要不充分条件. 因为有可能多个区块在竞争同一高度.

区块哈希值和区块高度实际上都不存在区块的数据结构里, 它们一般被存储在一个独立的数据库表中, 以便于索引, 更快地从磁盘检索区块.

区块链里的第一个区块.

假设前一个区块的区块头哈希值为: 00000000000000027e7ba6fe7bad39faf3b5a83daed765f05f7d1b71a1632249

则新块的内容类似如下:

{
    "size" : 43560,
    "version" : 2,
    "previousblockhash" : "00000000000000027e7ba6fe7bad39faf3b5a83daed765f05f7d1b71a1632249",
    "merkleroot" : "5e049f4030e0ab2debb92378f53c0a6e09548aea083f3ab25e1d94ea1155e29d",
    "time" : 1388185038,
    "difficulty" : 1180923195.25802612,
    "nonce" : 4215469401,
    "tx" : [
        "257e7497fb8bc68421eb2c7b699dbab234831600e7352f0d9e6522c7cf3f6c77",
        ...
        "05cfd38f6ae6aa83674cc99e4d75a1458c165b7ab84725eda41d018a09176634"
        ]
}

区块链中的每个区块都包含了产生于该区块的所有交易, 以 Merkle树 表示.

Merkle树 是一种哈希二叉树, 它是一种用作快速归纳和校验大规模数据完整性的数据结构.

在比特币网络中, Merkle树 被用来归纳一个区块中的所有交易, 同时生成整个交易集合的数字指纹, 且提供了一种校验区块是否存在某交易的高效途径. 当 N 个数据元素经过加密后插入 Merkle树 时, 可以用很高的效率计算出某元素是否在该树中.