Co jest w bloku: nagłówek, wysokość, rozmiar i subsydium

Z czego składa się blok?

Blok ma dwie części: nagłówek i treść. Kopanie haszuje tylko nagłówek.

• Treść zawiera transakcje. Może mieć od kilkuset bajtów do kilku megabajtów, zależnie od tego, jak obciążony jest łańcuch.
• Nagłówek to stałe podsumowanie bloku. W większości łańcuchów ma dokładnie 80 bajtów.
• Kopanie haszuje nagłówek i nic poza nim.

Ten ostatni punkt to najbardziej przydatny fakt w tym artykule. Koparka próbuje miliardów wariantów na sekundę. Nie mogłaby tego robić, gdyby każda próba oznaczała ponowne haszowanie bloku pełnego transakcji. Haszuje na nowo tylko 80 bajtów.

Jakie sześć pól zawiera nagłówek?

Nagłówek zawiera sześć pól. Każde ma swój cel, a dwa z nich wykonują większość pracy.

• Wersja.
• Hash poprzedniego bloku.
• Korzeń Merkle (merkle root), jeden hash podsumowujący wszystkie transakcje.
• Znacznik czasu.
• Bity trudności.
• Nonce, licznik, który koparka może zmieniać.

Hash poprzedniego bloku sprawia, że powstaje łańcuch. Każdy nagłówek wskazuje blok przed sobą. Przepisanie starego bloku zmieniłoby jego hash. To zepsułoby następny nagłówek i kolejny, aż do szczytu łańcucha. To jedno pole jest całym uzasadnieniem bezpieczeństwa proof of work.

Korzeń Merkle podsumowuje każdą transakcję w treści. Wystarczy zmienić jedną transakcję o jeden bajt, a korzeń Merkle się zmienia. Wtedy zmienia się nagłówek i każdy dotychczas wypróbowany hash traci wartość. Dzięki temu 80 bajtów może rzetelnie reprezentować blok dowolnej wielkości.

Bity trudności to cel, poniżej którego musi znaleźć się hash, zapisany w zwartej postaci. Znacznik czasu to w przybliżeniu moment powstania bloku i może być niedokładny. Nonce to pole, które koparka może dowolnie zmieniać. Właśnie ta swoboda w ogóle umożliwia poszukiwanie.

Co się dzieje, gdy nonce się wyczerpie?

Nonce to mały licznik. Nowoczesna koparka zużywa wszystkie jego wartości niemal natychmiast. To nie jest ślepy zaułek. Nonce to tylko najłatwiejsza rzecz do zmiany, a nigdy jedyna.

Gdy się wyczerpie, koparka zmienia coś innego, co trafia do nagłówka.

• Znacznik czasu może się przesunąć.
• Transakcję coinbase (pierwszą transakcję w bloku, opisaną niżej) można nieco zmienić. To zmienia korzeń Merkle, co daje zupełnie nowy nagłówek do przeszukania.

Na poolu właśnie do tego służy extranonce. Pool daje każdemu górnikowi inny punkt startowy. Dzięki temu żadni dwaj górnicy nie przeliczają tych samych liczb.

Czym jest wysokość bloku?

Wysokość bloku to liczba bloków, które pojawiły się przed danym blokiem. Blok genezy, czyli pierwszy, ma wysokość zero. Następny ma jeden i tak dalej. To liczba przy każdym wpisie na stronie bloków poola i w każdym eksploratorze.

Wysokość nie jest właściwie zapisana w nagłówku. Wynika z miejsca bloku w łańcuchu.

W większości nowoczesnych łańcuchów wysokość jest też wpisywana do transakcji coinbase. Tę zasadę dodano później, aby dwa bloki na różnych wysokościach nigdy nie były identyczne bajt w bajt. Mimo to miarodajną odpowiedzią na pytanie o wysokość bloku jest jego pozycja.

Wysokość to także naturalny sposób liczenia potwierdzeń. Transakcja zakopana sześć bloków w głąb leży w bloku sześć poniżej szczytu. Każdy kolejny blok sprawia, że jej przepisanie jest droższe.

Co mierzy rozmiar bloku?

Rozmiar bloku to w zasadzie rozmiar treści. Nagłówek jest przy niej błędem zaokrąglenia. Limit rozmiaru bloku dotyczy tego, ile transakcji się zmieści, a nie nagłówka.

Pełny i pusty blok wymagają dokładnie tej samej pracy przy kopaniu. Trudność decyduje o tym, jak trudno znaleźć blok. Rozmiar decyduje o tym, ile blok niesie. Te dwie rzeczy są niezależne, a ich mylenie rodzi wiele błędnych intuicji o opłatach.

Rozmiar wpływa jednak na rynek opłat. Gdy więcej transakcji chce się zmieścić, niż jest miejsca, pierwsze trafiają te z wyższymi opłatami. Łączne opłaty w bloku rosną, a to przekłada się wprost na to, ile blok płaci.

Czym jest transakcja coinbase?

Pierwsza transakcja w każdym bloku jest wyjątkowa. Nie ma nadawcy. Tworzy monety z niczego i wypłaca je temu, kto utworzył blok.

Nazywa się transakcją coinbase. Nie ma nic wspólnego z giełdą o tej samej nazwie.

Wypłaca nagrodę za blok, która ma dwie części.

• Subsydium, czyli nowo wyemitowane monety. Ustala je harmonogram emisji łańcucha i w większości monet z czasem maleje.
• Opłaty wszystkich pozostałych transakcji w bloku. Użytkownicy dołączają je, aby ich transakcje zostały uwzględnione.

Na poolu coinbase płaci poolowi. Pool dzieli potem nagrodę między wszystkich, którzy wysłali share'y w tej rundzie. To nie jest objazd. W ten sposób pool płaci wielu osobom z nagrody, która przychodzi jako jedna niepodzielna płatność.

Dlaczego to ma znaczenie podczas kopania?

Gdy kształt bloku jest jasny, trzy rzeczy stają się oczywiste. Wszystkie trzy pojawiają się nieustannie.

• Nowy blok natychmiast unieważnia pracę. Zmienił się hash poprzedniego bloku, więc przeszukiwany nagłówek już nie istnieje. Wszystko, co zostanie dla niego wysłane później, to przestarzały share (stale share), a żadna szybkość tego nie naprawi.
• Pool często wysyła nową pracę. Każda nowa transakcja, którą pool chce uwzględnić, zmienia korzeń Merkle. Świeższa praca niesie więcej opłat, czyli większą nagrodę za ten sam wysiłek.
• Rozmiar bloku nigdy nie pojawia się w szacunku zarobków. Zarobek zależy od trudności, subsydium i opłat. Nie zależy od liczby bajtów w treści.

Strona bloków poola pokazuje wysokość każdego bloku, jego nagrodę i czas znalezienia. Ten wiersz to przydatna część wszystkiego powyżej. Eksplorator pokazuje resztę, w tym transakcję coinbase, która wypłaciła nagrodę.