Cosa c'è dentro un blocco: intestazione, altezza, dimensione e sussidio

Due parti, e solo una viene sottoposta a hash

Un blocco ha un'intestazione e un corpo. Il corpo sono le transazioni, e può pesare qualche centinaio di byte o diversi megabyte a seconda di quanto è trafficata la catena. L'intestazione è un riepilogo fisso del blocco, e sulla maggior parte delle catene misura esattamente 80 byte.

Il mining calcola l'hash dell'intestazione e di nient'altro. È il fatto più utile di questo articolo, perché spiega qualcosa che altrimenti sembra impossibile: un miner prova miliardi di varianti al secondo, e non potrebbe farlo se ogni tentativo significasse ricalcolare l'hash di un blocco pieno di transazioni. Non lo fa. Ricalcola l'hash di 80 byte.

I sei campi dell'intestazione

L'intestazione contiene una versione, l'hash del blocco precedente, la radice di Merkle, una marca temporale, i bit di difficoltà e il nonce. Ognuno è lì per un motivo, e due di essi fanno la maggior parte del lavoro.

L'hash del blocco precedente è ciò che ne fa una catena. Ogni intestazione nomina quella prima di sé, quindi riscrivere un vecchio blocco ne cambierebbe l'hash, il che romperebbe l'intestazione successiva, e quella dopo ancora, fino alla cima. È l'intero argomento di sicurezza della proof of work in un solo campo.

La radice di Merkle è un unico hash che riassume tutte le transazioni del corpo. Se si cambia una transazione, anche di un solo byte, la radice di Merkle cambia, quindi cambia l'intestazione, quindi ogni hash tentato fino a quel momento non vale nulla. È così che 80 byte possono rappresentare onestamente un blocco di qualsiasi dimensione.

I bit di difficoltà sono, in forma compatta, il target sotto cui deve stare l'hash. La marca temporale indica all'incirca quando è stato creato il blocco, e può essere approssimativa. Il nonce è il campo che il miner è libero di cambiare, ed è ciò che rende possibile la ricerca.

Il nonce si esaurisce, e va bene così

Il nonce è un piccolo contatore, e un miner moderno esaurisce quasi all'istante tutti i valori che può contenere. Sembra un vicolo cieco e non lo è, perché il nonce è solo la cosa più comoda da cambiare, mai l'unica.

Quando si esaurisce, il miner cambia qualcos'altro che entra nell'intestazione. La marca temporale può spostarsi. La transazione coinbase può essere leggermente modificata, il che cambia la radice di Merkle e dà un'intestazione completamente nuova da esplorare. In una pool è proprio a questo che serve l'extranonce: permette alla pool di dare a ogni miner un punto di partenza diverso, così che nessuno macini gli stessi numeri di un altro.

L'altezza è una posizione, non un campo

L'altezza di un blocco è il numero di blocchi venuti prima di esso. Il blocco genesi ha altezza zero, il successivo uno, e così via. È il numero che vede accanto a ogni voce nella pagina «Blocchi» della pool e in qualsiasi explorer.

Vale la pena sapere che l'altezza non è davvero memorizzata nell'intestazione. Si ricava dalla posizione del blocco nella catena. Sulla maggior parte delle catene moderne l'altezza viene scritta anche nella transazione coinbase, una regola aggiunta in seguito perché due blocchi ad altezze diverse non possano mai essere identici byte per byte, ma la risposta autorevole su quanto è alto un blocco resta la sua posizione.

È anche per questo che l'altezza è il modo naturale di parlare di conferme. Una transazione sepolta sei blocchi più in basso è una il cui blocco si trova sei altezze sotto la cima, e ogni blocco in più rende la sua riscrittura ancora più costosa.

La dimensione è il corpo, ed è ciò che si riempie

La dimensione di un blocco è essenzialmente quella del corpo, perché accanto a esso l'intestazione è un errore di arrotondamento. Quando si dice che una catena ha un limite di dimensione dei blocchi, si parla di quante transazioni ci stanno, non dell'intestazione.

Un blocco pieno e un blocco vuoto richiedono esattamente lo stesso lavoro di mining. La difficoltà decide quanto è difficile trovare un blocco; la dimensione decide quanto il blocco trasporta. Sono cose indipendenti, e confonderle è l'origine di molte intuizioni sbagliate sulle commissioni.

Ciò su cui la dimensione influisce è il mercato delle commissioni. Quando le transazioni che vogliono entrare sono più di quelle che ci stanno, entrano per prime quelle che offrono commissioni più alte, e il totale delle commissioni nel blocco sale. Questo si riversa direttamente su quanto paga il blocco.

La transazione coinbase e il sussidio

La prima transazione di ogni blocco è speciale. Non ha mittente, crea monete dal nulla e le paga a chi ha prodotto il blocco. Si chiama transazione coinbase, e non ha nulla a che vedere con l'exchange che porta lo stesso nome.

Ciò che paga è il sussidio più le commissioni di tutte le altre transazioni del blocco. Il sussidio è la parte di nuova emissione, fissata dal calendario di emissione della catena e ridotta nel tempo sulla maggior parte delle monete. Le commissioni sono ciò che gli utenti hanno aggiunto alle loro transazioni per farle includere. Insieme formano la ricompensa del blocco.

In una pool la coinbase paga la pool, che poi distribuisce la ricompensa tra tutti coloro che hanno contribuito con share a quel round. Non è una deviazione: è il modo in cui una pool può pagare molte persone per una ricompensa che arriva come un unico pagamento indivisibile.

Perché tutto questo conta mentre mina

Una volta chiara la forma di un blocco, tre cose diventano ovvie, e tutte e tre si presentano di continuo.

• Perché un nuovo blocco invalida all'istante il Suo lavoro. Il campo dell'hash del blocco precedente è cambiato, quindi l'intestazione che stava esplorando non esiste più. Qualsiasi cosa invii per essa dopo è una share obsoleta (stale share), e nessuna velocità può rimediare.
• Perché la pool Le invia così spesso nuovo lavoro. Ogni nuova transazione che la pool vuole includere cambia la radice di Merkle, e un template più fresco porta più commissioni, cioè più ricompensa per lo stesso lavoro.
• Perché la dimensione del blocco non compare mai in una stima dei guadagni. Ciò che guadagna è deciso dalla difficoltà, dal sussidio e dalle commissioni, non da quanti byte c'erano nel corpo.

La pagina «Blocchi» di questa pool mostra l'altezza, la ricompensa e quando il blocco è stato trovato, cioè la parte utile di tutto quanto sopra condensata in una riga. L'explorer Le mostrerà il resto, compresa la transazione coinbase che l'ha pagato.