2.1.1　区块数据结构

交易是区块链中最基本也最重要的数据结构。每笔交易中都封装了参与方之间的一次转账操作，经过验证的合法交易将被执行，并保存在区块链中，交易的执行是驱动区块链系统发生状态迁移的唯一途径，而区块是存储交易及相关元数据的数据结构。如图2-1所示，一般来说，区块可以分为区块头和区块体两部分，区块头存储该区块的元数据，区块体存储所有实际的交易结构。

图2-1　比特币中的区块数据结构

1. 区块头

在区块头（Block Header）中，区块哈希是对区块头进行两次SHA256（Secure Hash Algorithm，安全散列算法）运算得到的结果，区块哈希可以唯一地标识一个区块；父区块哈希为当前区块的前驱区块的哈希值，通过在区块头中存储该字段形成一种区块间的链式结构。

除区块哈希外，区块高度（Block Height）也可以用来标识区块，之所以称为“高度”，是因为我们往往将区块链视为一个垂直的栈式结构，栈底为0号区块，挖矿产生的新区块将不断加入栈顶，截止到2020年5月18日，比特币的区块高度已经到达630778。不同于区块哈希，区块高度有时无法唯一地标识某一个区块，出现这种情况表明区块链产生了分叉（Fork）。

在比特币中[1]，默克尔根是通过特定算法对区块内所有交易进行计算得到的哈希值，以太坊[2]和Hyperledger Fabric[3]的区块头中除了包含交易的默克尔根，还包含一个针对账本状态的默克尔根。此外，以太坊还包含一个针对交易回执的默克尔根。在2.3节将更深入地介绍默克尔根的概念。

在比特币与以太坊这类基于PoW共识算法进行共识的公有链中，区块头还包含如难度、随机数等与共识过程相关的字段，共识算法将在第4章进行详细介绍。

此外，以太坊为了支持智能合约的执行，在区块头中加入了与Gas相关的字段，在第6章会对这部分内容进行详细介绍。

2. 创世区块

区块链中的第一个区块称为创世区块（Genesis Block），我们可以通过查找高度为0的区块或以下区块哈希值定位到比特币的创世区块

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由于创世区块不存在任何的前驱区块，因此创世区块的结构总被静态编码在比特币客户端中，比特币创始人中本聪在创世区块的第一条交易（CoinBase）中隐藏了如下信息：“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bail‐out for banks.”，这是创世区块产生当天《泰晤士报》的头条报道，也是中本聪对当时脆弱的金融系统的暗讽。