Перейти к основному содержимому

Как формируется блокчейн и из чего состоит блок?

Общая структура блокчейна​

Блокчейн представляет собой последовательную цепочку блоков, где каждый блок содержит набор данных и связан с предыдущим блоком с помощью криптографических механизмов. Такая структура обеспечивает целостность и согласованность данных во всей системе.

Добавление новых блоков происходит строго последовательно, что позволяет однозначно определить порядок всех записей в реестре.

Что такое блок​

Блок — это базовая структурная единица блокчейна. Он служит контейнером для хранения данных и включает в себя как пользовательскую информацию, так и служебные элементы, необходимые для работы сети.

Каждый блок формируется по определённым правилам, которые зависят от конкретной блокчейн-системы.

Основные элементы блока​

Типичный блок блокчейна включает следующие компоненты:

  • Данные (payload)
    Как правило, это транзакции или иные записи, которые требуется зафиксировать в реестре.

  • Хэш предыдущего блока
    Криптографическое значение, однозначно идентифицирующее предыдущий блок в цепочке.

  • Собственный хэш блока
    Результат применения хэш-функции ко всему содержимому блока.

  • Служебная информация
    Включает временную метку, параметры консенсуса и другие технические данные.

Связывание блоков через хэши создаёт цепочку, где каждый блок зависит от предыдущего.

Связывание блоков и роль хэш-функций​

Хэш-функция преобразует входные данные произвольного размера в строку фиксированной длины. Даже незначительное изменение исходных данных приводит к полностью иному результату хэширования.

В блокчейне это свойство используется для обеспечения целостности: если изменить данные в одном блоке, его хэш изменится, что приведёт к несоответствию со следующим блоком и нарушению всей цепочки.

Дерево Меркла (Merkle Tree)​

Для эффективного хранения и проверки большого количества транзакций в блоке используется структура данных, известная как дерево Меркла.

Транзакции объединяются попарно и хэшируются, затем полученные хэши снова объединяются и хэшируются, пока не будет получен один корневой хэш. Этот корневой хэш включается в блок и позволяет быстро проверить целостность всех транзакций без необходимости хранить их полностью. В случае когда количество транзакций нечетное, транзакция "без пары" объединяется сама с собой.

Ограничения размера блока и пропускная способность​

В ряде блокчейн-систем размер блока ограничен. Это ограничение влияет на количество транзакций, которые могут быть включены в блок, и, следовательно, на пропускную способность сети.

Например, в ранних реализациях блокчейна Bitcoin размер блока был ограничен, что приводило к ограниченному числу транзакций в секунду и стимулировало развитие решений второго уровня.

Краткий вывод​

Блокчейн формируется как последовательная цепочка блоков, где:

  • каждый блок содержит данные и ссылку на предыдущий блок,
  • хэширование обеспечивает целостность и защиту от подделки,
  • дополнительные структуры данных, такие как дерево Меркла, повышают эффективность работы сети.

Понимание структуры блока и принципов связывания блоков необходимо для дальнейшего изучения механизмов консенсуса и безопасности блокчейн-систем.