Блокчейн

Блокчейнът на биткойн е записът на всяка потвърдена трансакция, поместен в блокове, които са свързани помежду си. Всеки блок съдържа хеша на блока преди него. Тази връзка прави отделните блокове една верига и затова старият блок е много трудно да се промени.

Какво е блокчейнът?

Блокчейнът е най-важният файл, който нодът пази. Той е постоянно хранилище на трансакции в биткойн. Новите трансакции се записват в блокове, а всеки нов блок се строи върху предишния. От това наслагване идва и името.

Нов блок пристига средно на всеки 10 минути. След години блокове целият файл заема стотици гигабайти на диска. Блок 0, генезис блокът, е първият. Всеки друг блок има своя страница в нашия explorer, а най-новите можете да разгледате на страницата ни с блоковете.

Как са свързани блоковете една с друга?

Всеки блок започва със заглавие (header) от 80 байта. То има шест полета, които заедно правят идентичността на блока.

Поле	Размер	Какво съдържа
Версия	4 байта	Битове за правилата и за сигнализиране на софтфорк
Хеш на предишния блок	32 байта	Хешът на блока преди него
Merkle root (Меркъл корен)	32 байта	Отпечатък на всяка трансакция в блока
Време	4 байта	Кога майнърът е започнал заглавието
Bits	4 байта	Целевата стойност в компактен вид
Nonce	4 байта	Числото, което майнърите сменят, докато търсят

Хешът на блока е двойният SHA-256 от тези 80 байта. Explorer-ите го показват в обратен ред на байтовете, затова започва с редица нули. Тези нули са доказателството за работа (proof of work). Валидният хеш трябва да е под целевата стойност.

Тъй като всяко заглавие съдържа хеша на предишния блок, всеки блок се свързва с всички блокове преди себе си. Блок не може да сочи към друг родител, без да промени собствения си хеш.

Защо стар блок е толкова трудно да се промени?

Да кажем, че някой променя една трансакция в блок 709,632. Merkle root (Меркъл коренът) се променя, а с него и хешът на блока. Блок 709,633 все още съдържа стария хеш, така че връзката към променения блок се прекъсва.

За да остане промяната, нападателят трябва да пресъздаде блок 709,632 и всеки блок след него. Всеки преизчислен блок изисква собствена работа (proof of work), а нападателят трябва да я свърши по-бързо от честните майнъри, които добавят нови блокове. С всеки блок отгоре цената расте. Страницата за атаката 51% показва какво е нужно за това.

Как мрежата се съгласява за една верига?

Нодовете не получават новия блок едновременно. Понякога двама майнъри намират блок почти в един и същи момент и мрежата за кратко държи две версии на върха на веригата. Нодовете решават въпроса, като следват най-дългата верига, тоест веригата с най-много работа. Когато другата страна надмине вашата, вашият нод превключва към нея при пренареждане на веригата.

Как майнингът добавя блок?

Новите блокове идват от майнинга. Майнърът събира трансакции от мемпула в кандидат-блок. После сменя nonce-то и хешира заглавието отново и отново, докато хешът падне под целевата стойност. Всеки нод може да опита, а който пръв намери валиден блок, го изпраща на мрежата.

Целевата стойност се сменя на всеки 2,016 блока, на около две седмици, за да продължават блоковете да пристигат на около 10 минути. Тази корекция е същността на трудността.

Първата трансакция във всеки блок е coinbase трансакцията. Тя плаща на майнъра наградата за блока плюс таксите от трансакциите в него. От блок 840,000, изкопан на 20 април 2024 г., наградата е 3.125 BTC. Повече за нея има на страницата за наградата за блок.

Нодът не е задължително да майнва. Той може да пази копие на веригата и да предава новите блокове на другите нодове.

Как да получите собствено копие?

Най-лесният начин е да пуснете нод, например Bitcoin Core. Когато два нода се свържат, те си казват колко висока е всяка верига. Нод, който изостава, иска липсващите блокове и проверява всеки от тях, преди да го запази. Първото пълно изтегляне се нарича първоначално изтегляне на блоковете (initial block download) и може да отнеме часове или дни.

Няма единно официално копие на блокчейна. Всеки нод пази собственото си копие, а две копия могат да се различават на върха за кратко, докато мрежата не се съгласи отново.

Bitcoin Core пази блоковете във файлове с имена blk00000.dat, blk00001.dat и така нататък, в папка blocks. Папката зависи от системата:

Система	Папка
Linux	~/.bitcoin/blocks/
macOS	~/Library/Application Support/Bitcoin/blocks/
Windows, версия 27.2 и по-стара	C:\Users\[username]\AppData\Roaming\Bitcoin\blocks\
Windows, версия 28.0 и по-нова	C:\Users\[username]\AppData\Local\Bitcoin\blocks\

Много малки файлове са по-лесни за работа от един огромен. Вижте blk.dat за формата.

В какъв ред да прочетете този раздел?

Всяка страница се опира на предишните.

1. Височина на блока: как се номерират блоковете и защо номерът не е уникален идентификатор.
2. Най-дългата верига: защо нодовете следват веригата с най-много работа.
3. Пренареждане на веригата: какво става, когато два блока са намерени едновременно.
4. 51% атака: какво е нужно, за да се пренапишат скорошните блокове.
5. Софтфорк: ъпгрейд, който затяга правилата.
6. Хардфорк: ъпгрейд, който разделя веригата.

Идеята за верига от блокове е описана в бялата книга на биткойн (white paper). Когато имате веригата наум, отворете един от най-новите блокове на страницата ни с блоковете и разгледайте хеша му и трансакциите.