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区块链学习笔记

news 2025/9/14 6:16:33

区块头结构

定义如下

type Header struct {ParentHash  common.Hash    `json:"parentHash"       gencodec:"required"`UncleHash   common.Hash    `json:"sha3Uncles"       gencodec:"required"`Coinbase    common.Address `json:"miner"`Root        common.Hash    `json:"stateRoot"        gencodec:"required"`TxHash      common.Hash    `json:"transactionsRoot" gencodec:"required"`ReceiptHash common.Hash    `json:"receiptsRoot"     gencodec:"required"`Bloom       Bloom          `json:"logsBloom"        gencodec:"required"`Difficulty  *big.Int       `json:"difficulty"       gencodec:"required"`Number      *big.Int       `json:"number"           gencodec:"required"`GasLimit    uint64         `json:"gasLimit"         gencodec:"required"`GasUsed     uint64         `json:"gasUsed"          gencodec:"required"`Time        uint64         `json:"timestamp"        gencodec:"required"`Extra       []byte         `json:"extraData"        gencodec:"required"`MixDigest   common.Hash    `json:"mixHash"`Nonce       BlockNonce     `json:"nonce"`// BaseFee was added by EIP-1559 and is ignored in legacy headers.BaseFee *big.Int `json:"baseFeePerGas" rlp:"optional"`// WithdrawalsHash was added by EIP-4895 and is ignored in legacy headers.WithdrawalsHash *common.Hash `json:"withdrawalsRoot" rlp:"optional"`// BlobGasUsed was added by EIP-4844 and is ignored in legacy headers.BlobGasUsed *uint64 `json:"blobGasUsed" rlp:"optional"`// ExcessBlobGas was added by EIP-4844 and is ignored in legacy headers.ExcessBlobGas *uint64 `json:"excessBlobGas" rlp:"optional"`// ParentBeaconRoot was added by EIP-4788 and is ignored in legacy headers.ParentBeaconRoot *common.Hash `json:"parentBeaconBlockRoot" rlp:"optional"`// RequestsHash was added by EIP-7685 and is ignored in legacy headers.RequestsHash *common.Hash `json:"requestsHash" rlp:"optional"`
}

字段	含义
ParentHash	父区块哈希，指向前一个区块（父区块）的区块头哈希。这是构建区块链“链”结构的基础，确保了区块的顺序性和不可篡改性。
UncleHash	叔块哈希，包含该区块引用的叔块（Ommer）列表的 Merkle 根哈希。在 PoW 时代用于激励矿工打包孤块，在 PoS 中此字段通常为空，但字段仍保留
Coinbase	受益人地址，在 PoW 时代是矿工地址，用于接收区块奖励。在 PoS（权益证明）时代，这是验证者（Validator）的提款地址（withdrawal address），用于接收出块奖励和交易费
Root	状态根，这是极其关键的字段。它是执行完该区块中所有交易后，以太坊全局状态（账户余额、合约代码、存储等）的 Merkle 根哈希。任何状态的微小变化都会导致此哈希值完全不同，用于快速验证状态一致性
TxHash	交易树根，该区块中包含的所有交易列表的 Merkle 根哈希。允许在不下载完整区块的情况下，高效地验证某笔交易是否包含在该区块中（Merkle Proof）
ReceiptHash	收据树根，该区块中所有交易执行收据（Receipts）的 Merkle 根哈希。收据包含交易执行结果（成功/失败）、消耗的 Gas、产生的日志（Logs）等。同样用于高效验证
Bloom	布隆过滤器，基于 ReceiptHash 中所有交易日志（Logs）生成的一个布隆过滤器（Bloom Filter）。轻客户端可以使用它来快速判断某个区块是否可能包含与特定主题（Topic）或地址相关的日志，从而决定是否需要下载完整收据
Difficulty	难度，在 PoW 时代用于共识算法。在 PoS 时代，此字段已被弃用，其值恒为 0。共识由权益和时间决定，而非计算难度
Number	区块高度，该区块在区块链中的序号（从创世块 0 开始）。用于标识区块位置和计算分叉
GasLimit	Gas 限制，该区块所能消耗的最大 Gas 总量。由矿工/验证者设定，控制区块大小，防止无限循环等攻击
GasUsed	Gas 使用量，该区块中所有交易实际消耗的总 Gas 量。必须小于或等于 GasLimit
Time	时间戳，该区块被创建（或提议）时的Unix 时间戳（秒）。在 PoS 中，时间戳由共识层（Beacon Chain）决定，必须严格递增
Extra	额外数据，一个最多 32 字节的自由字段。矿工/验证者可以在此写入自定义数据，如客户端版本、矿池标识等
MixDigest	混合摘要，在 PoW 时代与 Ethash 算法相关。在 PoS 时代，此字段已被弃用，其值恒为 0。
Nonce	随机数，在 PoW 时代用于寻找满足难度要求的解。在 PoS 时代，此字段已被弃用，其值恒为 0

块结构

定义为

type Block struct {header       *Headeruncles       []*Headertransactions Transactionswithdrawals  Withdrawals// witness is not an encoded part of the block body.// It is held in Block in order for easy relaying to the places// that process it.witness *ExecutionWitness// cacheshash atomic.Pointer[common.Hash]size atomic.Uint64// These fields are used by package eth to track// inter-peer block relay.ReceivedAt   time.TimeReceivedFrom interface{}
}