區塊頭用於標識區塊鏈中的特定區塊。它也被反复哈希以創建挖礦和交易所需要獲得獎勵的工作證明。
我們知道，一個區塊鏈由一系列區塊組成，這些區塊用於存儲與網絡上發生的交易相關的信息。
這些塊中的每一個都包含一個唯一的標頭，並且每個塊都用其標頭的哈希值來標識。
它們是為了什麼？
比特幣區塊的頭部包含區塊的重要信息，這些信息最終包含在該加密貨幣的網絡中發生的交易。
它們分為6 個字段，提供塊的詳細摘要。
農村尺寸信息版本4字節小端上一個區塊哈希32 字節大端默克爾樹根32 字節大端時間戳4字節小端位4字節小端隨機數4字節小端
除了頭部之外，區塊還有普通交易和幣基類型，它們是區塊的獨立部分。
每個標頭都是唯一的並且在加密貨幣學上是安全的，這賦予了它不可變性的屬性，即它們難以修改。
塊頭被序列化，總長度為80 字節。從那裡，執行散列，這是用於比特幣挖礦的稱為工作量證明(PoW) 的共識算法的一部分。
在此過程中，標頭成為礦工必須遵守的共識規則的一部分，作為共識機制的一部分。
礦工是參與該協議的完整節點，其中的區塊經過驗證，作為回報，他們以BTC 的形式獲得獎勵。
為此，他們必須通過名為SHA-256 的哈希函數傳遞標頭，從而獲得哈希，並將其與隨機數（我們將在後面看到）進行比較以解析塊。
標題的組成部分
標題分為6 個字段，每個字段都有我們現在將看到的特定目標。
1. 版本號
這是一個4 字節的字段，提供塊中使用的版本號。
有不同的版本是比特幣發展歷史的一部分：
版本1：它於2009 年1 月與創世塊一起推出。它是比特幣區塊鏈中生成的第一個塊。版本2：它於2012 年9 月作為用戶激活軟分叉(UASF) 在Bitcoin Core 0.7.0 中引入。如BIP34 中所述，有效的第2 版區塊需要一個參數，其中包含coinbase 交易中的區塊高度。 BIP34 還描述了拒絕某些塊的規則。比特幣核心0.7.0 及更高版本在2013 年3 月開始拒絕在coinbase 中沒有塊高度的塊的版本2，從高度為224.412 的塊開始。三週後，他們還開始拒絕新版本1 塊的高度227.930。版本3：它於2015 年2 月作為UASF 在比特幣核心0.10.0 中引入。當分叉在2015 年7 月被完全採用時，它要求對新區塊中的ECDSA 簽名進行嚴格的DER 編碼，如BIP66 中所述。自比特幣核心0.8.0（2012 年2 月）以來，不使用嚴格DER 編碼的交易不是標準的。版本4：在BIP65 中指定並於2015 年11 月作為UASF 在比特幣核心0.11.2 中引入，並於同年12 月開始活躍。這些塊現在支持引入它的比特幣增強提案中描述的新OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY 操作碼。
版本是指塊必須遵循哪一組規則才能有效。這些規則是隨每個新版本更新的協議的一部分。
如果一個區塊的編號與其他區塊不同，那麼它就不能繼續成為鏈的一部分。在這種情況下，它將在不同的情況下工作並導致硬分叉。
2. 上一個區塊的哈希
前一個區塊的哈希值是一個32 字節的字段，它在新區塊的頭部準確包含該信息。
這是一個指向它所連接的區塊的指針，這是區塊鏈的一個非常重要的特徵，它從中派生出它的名字（區塊鏈）。
不需要修改前面的塊，就不能修改信息。因此，如果我們有300,000 個塊並且我們嘗試更改哈希，則必須在Avalanche效應中更改之前的塊之一。
這需要大量的計算能力，這將使其很難實現。正是這一特性使塊安全且防篡改。
這樣做是可能的，但這會導致區塊鏈完全改變。為了實現這一點，需要51% 的攻擊。
塊的標題使用SHA-256 去中心化算法和一個函數（如果你有興趣的話），看起來像這樣：
SHA256(SHA256())SHA256(SHA256(Prev_Block_Header))
這提供了在不更改塊頭的情況下不能修改任何塊。
這是避免交易被逆轉的基本部分，因為所有塊的哈希都需要更改。這將消耗大量電力和計算資源來再次進行所有計算。
即便如此，在現實世界中，礦工可以通過分叉鏈來擊退其中一種攻擊。但是最好有一個共識工具來保持區塊的有效性，而不必求助於最後的手段。
3. Merkle 樹的根
Merkle 樹的根字段也是32 字節，包含帶有交易的Merkle 樹的哈希值。它使用與前一個塊相同的哈希函數。
Merkle 根是從包含在塊中的所有交易的哈希中獲得的。這是為了確保在不修改整個標頭的情況下不會修改任何事務。
一種避免更改為區塊提供安全性的信息的措施，也是公共、去中心化和無信任系統的重要特徵。
Merkle 樹的根由交易的所有TXID（交易ID）組成； 堵塞。它們按共識規則要求的順序排列：
coinbase 交易的ID 放在最前面。塊中的任何輸入都可以花費一個輸出，如果它是一個有效的花費也會出現在這個塊中。它必須是對應於輸出的TXID，位於對應於輸入的TXID 之前的某個時間。這遵循UTXO（未花費交易輸出）規則，即交易輸入必須是之前的交易輸出。
變長輸入轉換為256 位定長結果。 Merkle 的根始終可以追溯到樹狀數據結構，是一種快速高效的數據驗證方式。
4. 時間戳
時間戳是一個4 字節的字段，其中包含以Unix 時間度量的塊日期和時間。基本上是從1970 年1 月到區塊創建所經過的秒數。
當礦工開始尋找它的哈希時，它被放置在標題內。
它必須大於前11 個區塊的平均時間。但是，完整節點也不會接受標題比其時鐘時間早2 小時的塊。
Unix 時間不是UTC 的實際表示。它忽略閏秒，每天總共包含86,400 秒（60 秒/分鐘x 60 分鐘/小時x 24 小時）。
根據比特幣協議，區塊的傳播時間必須平均為10 分鐘，因此時間戳必須在允許的時間範圍內。
然而，可變性是由於下面將討論的困難。
5. 難度/位數
難度或目標哈希也是一個4 字節的字段，也稱為位。目標的硬編碼版本是一個範圍，其中塊的哈希值必須等於或小於。
位指定包含前導零的目標值或閾值。這是難度目標的基礎，其中標題哈希必須具有相同數量或更多的前導零。
難度目標在比特幣網絡上每2,016 個區塊調整一次。這些信息對礦工尤其重要。
難度的計算得益於比特幣協議，它根據網絡上的哈希率總量決定了找到哈希的難度。
當礦工較多時，控制BTC供應的難度增加。如果很容易找到新塊，那麼它們將在10 分鐘內生成。這將導致可以存在的總比特幣被非常快地開採。
另一方面，當新區塊的發現週期大於10 分鐘時，則難度太高，需要降低難度以恢復到平均10 分鐘。
6. 隨機數
最後我們來到了nonce，一個4 字節的字段，這是一個礦工修改的數字，以便頭部哈希產生不同的結果，從而達到目標哈希。
nonce 作為一個幻數，因為首先發現它的人將成為區塊的驗證者。獲得的獎勵在coinbase 交易中創建，並提供給解決問題的礦工。
找出哪個是隨機數是參與驗證區塊的共識機制的礦工的主要活動。
標題示例
下面是一個比特幣區塊頭的例子：
位：以數值編碼的挖礦難度。 mrkl_root：是區塊內所有交易的哈希值。以十六進制值表示，這就是為什麼有64 個字符。 nonce：礦工發現的使散列落在必要閾值內的數字。 pre_block：價格塊頭的哈希值。這就是鏈接鏈中所有區塊的原因。時間：指示礦工何時開始挖礦區塊。該格式與Unix 不同，但基於它。 view：遵循協議版本共識規則的區塊版本號。
概括
區塊頭標識區塊鏈上的區塊。它們通過哈希函數來創建挖礦所需的工作量證明。版本號有助於跟踪協議更改。
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