认识Genesis Block(创世区块)

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Genesis Block

Merkle tree 是一种 hash tree,用来表示 hash 值的资料结构。Merkle tree 的发明人是 Ralph Merkle,当然这就是这个资料结构的名称由来。

Merkle tree 的基本结构是binary tree(二元树),每一个non-leaf 的节点(node),都被标示一个hash 值。

图 1:就是一个 binary Merkle Tree 的结构。其中,Top hash 的部份,就是 Merkle Root。

认识Genesis Block(创世区块)

图1:Merkle Tree

学习Merkle tree 资料结构,可以说是「Blockchain 系统开发者」的第1 堂课。为什么这么说呢?

以图2 来看,分散(Distributed)在世界各地的所有Block 之间,以一个链(Chain)的关系串连在一起,这就是Blockchain(区块链)的概念与名称由来。

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图2:Block 与Chain

Block #0

这些分散在世界各地的Block,都会有一个编号,如图3。这个编号就是区块产生的「顺序」。

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图3:Block #0

这其中,就一定会有编号为0 的第一个区块,这个区块就称之为Genesis Block(创世区块),学习如何建立Genesis Block 就是Blockchain 系统开发者的第2 堂课。

区块链是什么?与加密货币有什么关系?

区块链 是一种数据库,由一个不断增长的记录列表组成,这些记录单独称为区块,通过计算机密码学串联起来。区块链的目标是允许记录和分发无法被篡改的数字信息。 与典型的数据

而区块的产生「方式」,则可以由Blockchain 的系统开发者来设计。以Nakamoto Blockchain 来说(Bitcoin 的Blockchain 系统),区块的产生过程,就称为「挖矿」。

Blockchain 与Merkle Tree

那Merkle Tree 与Blockchain 的关系倒底是什么呢?将Blockchain、Genesis block 与Merkle tree 放在一起讨论时,它们的关系就是图4。

认识Genesis Block(创世区块)

图4:Blockchain、Genesis block 与Merkle tree

如果我发展一个叫做Cui’s Blockchain 系统时,一个粗略的起步应该就是:

  • 建立Genesis block,genesis block 会有自已的一个hash 值,这个值是经由hash 算法产生,因此也叫做hash ID

  • 利用算法,经过一段困难的算法运算,产生Block #1

  • Block #1 也会有自已的 hash ID,同时, Block #1 要使用 PreviousHash 栏位,串接到前一个 Block,它的前一个 Block 就是 Genesis block(Block #0)

  • 同理,产生 Block #2 与更多 Blocks,这些 block 之间都用 PreviousHash 栏位串接,这条链就是 Block chain

到这边,还是很好奇 Merkle tree 的用途啊?回顾图 4 发现,每个 Block 裡面都会有 Merkle Root 栏位,这个栏位就是一颗 Merkle tree。

区块倒底能做什么呢?每一个区块,都能用来「记帐」,整个Blockchain 串接起来就是一本完整的帐本,所以说,Blockchain 也叫做distributed ledger(分布式帐本)。

更深入技术来看,区块里的Merkle tree 就是负责记帐的栏位。

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