區(qū)塊鏈中的基礎數(shù)據(jù)結構

區(qū)塊

區(qū)塊/Block

區(qū)塊是在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡上承載交易數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，是一種被標記上時間戳和之前一個區(qū)塊哈希值的數(shù)據(jù)結構，區(qū)塊經(jīng)過網(wǎng)絡的共識機制驗證并確認區(qū)塊中的交易。

父塊/Parent Block

父塊是指區(qū)塊的前一個區(qū)塊，區(qū)塊通過早去塊頭記錄區(qū)塊以及父塊的哈希值來在時間上排序。

區(qū)塊頭

記錄當前區(qū)塊的元信息，包含當前版本號、上一區(qū)塊的哈希值、時間戳、隨機數(shù)、Merkle樹根的哈希值等的數(shù)據(jù)。此外，區(qū)塊體的數(shù)據(jù)記錄通過Merkle樹的哈希過程生成唯一的Merkle根記錄于區(qū)塊頭。

區(qū)塊體/Block Body

記錄一定時間內所生成的詳細數(shù)據(jù)，包括當前區(qū)塊經(jīng)過驗證的、區(qū)塊創(chuàng)建過程中生成的所有交易記錄或者是其他信息。可以理解為賬本的一種表現(xiàn)形式。

哈希值/散列值/Hash Values/Hash Code/Hash Sums/Hashes

哈希值通常用一個短的隨機字母和數(shù)字組成的字符串來代表，是一組任意長度的輸入信息通過哈希算法得到的“數(shù)據(jù)指紋”。此外，哈希值是一段數(shù)據(jù)唯一且極其緊湊的數(shù)值表示形式，如果通過哈希一段明文得到哈希值，哪怕只更改該段明文中的任意一個字母，隨后得到的哈希值都將不同。

時間戳

時間戳從區(qū)塊生成的那一刻起就存在于區(qū)塊之中，是用于標識交易時間的字符序列，具備唯一性，時間戳用以記錄并表明存在的、完整的、可驗證的數(shù)據(jù)，是每一次交易記錄的認證。

隨機數(shù)/ 一次性的隨機數(shù)/ Nonce

Nonce 是指“只使用一次的隨機數(shù)”，在挖礦中是一種用于挖掘加密貨幣的自動生成的、毫無意義的隨機數(shù)，在解決數(shù)學難題的問題中被使用一次之后，如果不能解決該難題則 該隨機數(shù)就會被拒絕，而一個新的 Nonce 也會被測試出來并且直到問題解決，當問題 解決時礦工就會得到加密貨幣作為獎勵。在區(qū)塊結構中，Nonce 是基于工作量證明所設 計的隨機數(shù)字，通過難度調整來增加或減少其計算時間；在信息安全中，Nonce 是一個 在加密通信只能使用一次的數(shù)字；在認證協(xié)議中，Nonce 是一個隨機或偽隨機數(shù)，以避免重放攻擊。

區(qū)塊容量

區(qū)塊鏈的每個區(qū)塊，都是用來承載某個時間段內的數(shù)據(jù)的，每個區(qū)塊通過時間的先后順序，使用密碼學技術將其串聯(lián)起來，形成一個完整的分布式數(shù)據(jù)庫，區(qū)塊容量代表了一個區(qū)塊能容納多少數(shù)據(jù)的能力。

未花費的交易輸出/ Unspent Transaction Output/ UTXO

未花費的交易輸出是一個包含交易數(shù)據(jù)和執(zhí)行代碼的數(shù)據(jù)結構，可以理解為收到的但尚未花費的加密貨幣清單。比特幣和其他加密貨幣在其區(qū)塊鏈技術中使用UTXO，以驗證一個人是否擁有未使用的加密貨幣可用于支出。

梅克爾樹

梅克爾樹（又叫哈希樹）是一種二叉樹，是一種高效和安全的組織數(shù)據(jù)的方法，被用來快速查詢驗證特定交易是否存在，由一個根節(jié)點、一組中間節(jié)點和一組葉節(jié)點組成。它使用哈希算法將大量的書面信息轉換成一串獨立的字母或數(shù)字。最底層的葉節(jié)點包含存儲數(shù)據(jù)或其哈希值，每個中間節(jié)點是它的兩個子節(jié)點內容的哈希值，根節(jié)點也是由它的兩個子節(jié)點內容的哈希值組成。

鏈式結構

鏈/Chain

鏈是由區(qū)塊按照發(fā)生的時間順序，通過區(qū)塊的哈希值串聯(lián)而成，是區(qū)塊交易記錄及狀態(tài)變化的日志記錄。

鏈下/Off-Chain

區(qū)塊鏈系統(tǒng)從功能角度講，是一個價值交換網(wǎng)絡，鏈下是指不存儲于區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)。

無代幣區(qū)塊鏈/Token-Less Blockchain

即區(qū)塊鏈并不通過代幣進行價值交換，一般出現(xiàn)在不需要在節(jié)點之間轉移價值并且僅在不同的已被信任方之間共享數(shù)據(jù)的情況下，如私有鏈。

創(chuàng)世區(qū)塊/Genesis Block

區(qū)塊鏈中的第一個區(qū)塊被稱為“創(chuàng)世”區(qū)塊。創(chuàng)世區(qū)塊一般用于初始化，不帶有交易信息。

區(qū)塊高度/Block Height

一個區(qū)塊的高度是指在區(qū)塊鏈中它和創(chuàng)世區(qū)塊之間的塊數(shù)。

分叉/Fork

在區(qū)塊鏈中，由礦工挖出區(qū)塊并將其鏈接到主鏈上，一般來講同一時間內只產生一個區(qū)塊，如果發(fā)生同一時間內有兩個區(qū)塊同時被生成的情況，就會在全網(wǎng)中出現(xiàn)兩個長度相同、區(qū)塊里的交易信息相同但礦工簽名不同或者交易排序不同的區(qū)塊鏈，這樣的情況叫做分叉。

軟分叉/Soft Fork

指在區(qū)塊鏈或去中心化網(wǎng)絡中向前兼容的分叉。向前兼容意味著，當新共識規(guī)則發(fā)布 后，在去中心化架構中節(jié)點不一定要升級到新的共識規(guī)則，因為軟分叉的新規(guī)則仍舊符合老的規(guī)則，所以未升級的節(jié)點仍舊能接受新的規(guī)則。

幽靈協(xié)議/Ghost Protocol

通過幽靈協(xié)議，區(qū)塊可以包含不只是他們父塊的哈希值，也包含其父塊的父塊的其他子塊（被稱為叔塊）的陳腐區(qū)塊的哈希值，這確保了陳腐區(qū)塊仍然有助于區(qū)塊鏈的安全性，并能夠獲得一定比例的區(qū)塊獎勵，減少了大型礦工在區(qū)塊鏈上的中心化傾向問題。

孤塊/Orphan Block

孤塊是一個被遺棄的數(shù)據(jù)塊。因為很多節(jié)點都在維護區(qū)塊鏈并同時創(chuàng)建多個區(qū)塊，但是一次只能有一個被繼續(xù)繼承，而其它被遺棄的數(shù)據(jù)塊就是孤塊。

陳腐區(qū)塊/Stale Block

是父塊的父塊的“其他”子塊，或更一般的說是祖先的其他子塊，但不是自己的祖先，如果A是B的一個叔塊，那B是A的一個侄塊。