Bloki i łańcuchy

Blok to podstawowy kontener w blockchainie. Zawiera zestaw zweryfikowanych transakcji oraz metadane, które łączą go z resztą łańcucha.

Każdy blok składa się z dwóch głównych części:

• Nagłówek — metadane (znacznik czasu, hashe, nonce)
• Ciało — lista transakcji

Nagłówek jest niewielki, ale ma duże znaczenie. Typowy nagłówek w stylu Ethereum zawiera:

• previousHash — hash poprzedniego bloku
• timestamp — czas utworzenia bloku
• merkleRoot — odcisk palca wszystkich transakcji
• nonce — wartość używana w mechanizmie konsensusu

To nagłówek jest haszowany w celu identyfikacji bloku.

Każdy blok przechowuje hash poprzedniego bloku. To właśnie to pojedyncze pole zmienia zbiór bloków w łańcuch.

Ponieważ każdy blok wskazuje wstecz, bloki tworzą uporządkowaną sekwencję, do której można tylko dopisywać elementy, sięgającą aż do pierwszego bloku.

Blok genezy to pierwszy blok w dowolnym blockchainie. Jest wyjątkowy, ponieważ nie ma rodzica — jego previousHash zazwyczaj składa się wyłącznie z zer.

Każdy inny blok można prześledzić aż do bloku genezy, który pełni funkcję wspólnego źródła zaufania dla całej sieci.

Połączenie wstecz sprawia, że manipulacje są oczywiste. Jeśli ktoś zmieni transakcję w starym bloku, hash tego bloku ulegnie zmianie.

Jednak następny blok przechowuje stary hash w polu previousHash, więc połączenie zostaje przerwane. Niezgodność można natychmiast wykryć.

Blockchainy to struktury danych, do których można tylko dopisywać elementy. Można dodawać nowe bloki na końcu, ale nie można wstawiać ani usuwać bloków w środku bez zerwania każdego kolejnego połączenia.

Ta właściwość stanowi podstawę niezmienności blockchaina.

Wysokość bloku to liczba bloków znajdujących się między danym blokiem a blokiem genezy. Blok genezy ma wysokość 0, następny blok ma wysokość 1 i tak dalej.

Wysokość określa jednoznaczną pozycję każdego bloku i pozwala sieci uzgodnić, który łańcuch jest najdłuższy.

Ciało bloku zawiera uporządkowaną listę transakcji. Kolejność ma znaczenie: określa stan końcowy po zastosowaniu bloku.

Po sfinalizowaniu bloku zawarte w nim transakcje — a także ich kolejność — pozostają na zawsze niezmienione.

Bloki nie mogą rosnąć bez ograniczeń. Każdy łańcuch ustala limit — Bitcoin stosuje limit wyrażony w bajtach, natomiast Ethereum ogranicza całkowitą ilość gasu, którą może zużyć blok.

Limity te sprawiają, że bloki są wystarczająco małe, aby szybko propagować je w sieci.

Tożsamość bloku określa jego hash — wynik przepuszczenia jego nagłówka przez kryptograficzną funkcję skrótu.

Zmiana dowolnego pola nagłówka całkowicie zmienia hash. Dlatego hashe działają jak odciski palca bloków, po których można wykryć manipulację.

Blockchain to po prostu lista połączonych bloków, w której każde połączenie jest kryptograficznym hashem poprzedniego bloku.

To połączenie uporządkowania, haszowania i zapisu, do którego można tylko dopisywać elementy, sprawia, że łańcuch jest godny zaufania bez centralnego organu.

Dowiedzieli się Państwo, że:

• Blok ma nagłówek (metadane) i ciało (transakcje)
• Bloki łączą się dzięki przechowywaniu wartości previousHash
• Blok genezy jest korzeniem i nie ma rodzica
• Łańcuchy pozwalają tylko na dopisywanie elementów, dzięki czemu są niezmienne
• Tożsamość bloku określa jego hash

Następnie omówimy, jak drzewa Merkle’a wydajnie podsumowują wszystkie transakcje.