【区块链整理】四、区块链数据结构

哈希指针

对前一个区块做哈希计算得到的哈希值，包含在当前区块当中作为引用。

Merkle Tree 和 Merkle Patricia Tree 

Merkle Tree 中，叶子节点为保存的数据值。形成过程如下：

1. 叶子节点经过哈希计算得到哈希值。
2. 将哈希值两两结合计算哈希值。
3. 重复步骤2，直到得到 Root 节点。

了解 Merkle Patricia Tree 之前，除了了解 Merkle Tree 以外，还需要知道 Trie （字典树、前缀树）以及 Patricia Tree 相关知识。

Merkle Patricia Tree 中包含三种节点：扩展节点、分支节点、叶节点。官方示意图如下：

Merkle Tree 应用场景

Merkle Tree 应用最多的地方是数据的比对和完整性校验。如 TX4 值发生了改变：

1. 首先对根节点 Root 进行对比，不一致即表示数据发生篡改行为。

2. 分别对 H12、H34 进行比较，此时 H34 不一致。

3. 分别对 H3、H4 进行对比，最终发现 H4 哈希值不一致。

简略的区块链结构示意图

区块头包含的内容及意义

Previous Hash：前一区块头哈希值。

Version：当前区块版本。

Target：挖矿难度。

Nounce：比特币中为随机数，用来不断尝试进而得到满足挖矿难度的哈希值；以太坊中存在不同的结构上，包含 nounce 含义不同。状态数中外部账户情况下代表为此账户地址发送的交易序号，合约账户表示为此账户创建的合约序号；交易树中代表交易者发送交易数的计数；

以太坊中包含的三种 MPT 结构树

1. 状态树

存储整个区块链当前所有账户的状态数据

2. 交易树

存储在本区块中发生的所有交易的数据。

3. 收据树

存储在本区块中发生的所有收据的信息。包括：区块序号、区块哈希值、交易哈希值、当前交易使用的 Gas、当前交易执行完当前区块使用的累计 Gas、执行交易创建的日志等。

以太坊账户状态包括哪些内容

nounce：外部账户情况下代表为此账户地址发送的交易序号，合约账户表示为此账户创建的合约序号。

balance：此地址拥有的以太币数量。

storageRoot：Merkle Tree 根节点哈希值。默认值为空。

codeHash：此账户以太坊虚拟机代码的哈希值。对于合约账户，就是被哈希的代码作为 codeHash 保存。外部账户来说，是空字符串的哈希值。

比特币交易过程

参考 【区块链整理】二、比特币交易脚本 中 脚本执行步骤 内容。

参考资料：

《区块链原理及技术应用》——赵其刚