Wat er in een blok zit: header, hoogte, grootte en subsidie

Twee delen, en maar één ervan wordt gehasht

Een blok heeft een header en een body. De body bestaat uit de transacties en kan een paar honderd bytes of meerdere megabytes groot zijn, afhankelijk van hoe druk de chain is. De header is een vaste samenvatting van het blok, en op de meeste chains is die precies 80 bytes.

Mining hasht de header en verder niets. Dat is het nuttigste feit in dit artikel, want het verklaart iets wat anders onmogelijk lijkt: een miner probeert miljarden variaties per seconde, en dat zou niet kunnen als elke poging betekende dat een blok vol transacties opnieuw moest worden gehasht. Dat gebeurt niet. Hij hasht 80 bytes opnieuw.

De zes velden in de header

De header bevat een versie, de hash van het vorige blok, de merkle root, een tijdstempel, de difficulty bits en de nonce. Elk ervan staat er met een reden, en twee ervan doen het meeste werk.

De hash van het vorige blok is wat er een chain van maakt. Elke header noemt de vorige, dus een oud blok herschrijven zou de hash ervan veranderen, wat de volgende header zou breken, en de volgende, helemaal tot de tip. Dat is het hele veiligheidsargument voor proof of work in één veld.

De merkle root is één hash die alle transacties in de body samenvat. Verander één transactie, al is het maar één byte, en de merkle root verandert, dus de header verandert, dus elke tot dan toe geprobeerde hash is waardeloos. Zo kunnen 80 bytes eerlijk staan voor een blok van elke grootte.

De difficulty bits zijn de doelwaarde waaronder de hash moet uitkomen, in een compacte vorm. De tijdstempel is ongeveer wanneer het blok werd gemaakt, en die mag bij benadering zijn. De nonce is het veld dat de miner vrij mag veranderen, en dat maakt het zoeken überhaupt mogelijk.

De nonce raakt op, en dat is prima

De nonce is een kleine teller, en een moderne miner put elke waarde die hij kan bevatten vrijwel direct uit. Dat klinkt als een doodlopende weg, maar is het niet, want de nonce is alleen het handigste om te veranderen, nooit het enige.

Wanneer hij opraakt, verandert de miner iets anders dat in de header terechtkomt. De tijdstempel kan verschuiven. De coinbase-transactie kan licht worden aangepast, wat de merkle root verandert, wat een volledig nieuwe header oplevert om te doorzoeken. Op een pool is dit precies waar de extra nonce voor is: daarmee geeft de pool elke miner een ander startpunt, zodat geen twee van hen dezelfde getallen afwerken.

Hoogte is een positie, geen veld

Blokhoogte is het aantal blokken dat voor een bepaald blok kwam. Het genesisblok heeft hoogte nul, het volgende één, enzovoort. Het is het getal dat u naast elke regel op de blokkenpagina van de pool en in elke explorer ziet.

Het is goed om te weten dat de hoogte niet echt in de header staat. Ze wordt afgeleid uit waar het blok in de chain staat. Op de meeste moderne chains wordt de hoogte ook in de coinbase-transactie geschreven, een regel die later is toegevoegd zodat twee blokken op verschillende hoogtes nooit byte voor byte identiek kunnen zijn, maar het gezaghebbende antwoord op hoe hoog een blok is, blijft zijn positie.

Daarom is hoogte ook de natuurlijke manier om over bevestigingen te praten. Een transactie die zes blokken diep begraven ligt, is een transactie waarvan de blokhoogte zes onder de tip ligt, en elk volgend blok maakt het herschrijven ervan weer duurder.

Grootte is de body, en die raakt vol

Blokgrootte is in wezen de grootte van de body, want de header is daarnaast een afrondingsfout. Wanneer mensen zeggen dat een chain een limiet op de blokgrootte heeft, hebben ze het over hoeveel transacties erin passen, niet over de header.

Een vol blok en een leeg blok vergen precies evenveel miningwerk. De moeilijkheid bepaalt hoe lastig een blok te vinden is; de grootte bepaalt hoeveel het blok bevat. Ze staan los van elkaar, en ze verwarren is de bron van veel verkeerde intuïtie over kosten.

Waar de grootte wel invloed op heeft, is de markt voor kosten. Wanneer meer transacties erin willen dan er passen, komen de transacties die hogere kosten bieden als eerste erin, en stijgen de totale kosten in het blok. Dat vloeit direct door naar wat het blok oplevert.

De coinbase-transactie en de subsidie

De eerste transactie in elk blok is bijzonder. Ze heeft geen afzender, ze maakt coins uit het niets en betaalt die aan degene die het blok maakte. Ze heet de coinbase-transactie, wat niets te maken heeft met de exchange met dezelfde naam.

Wat ze uitbetaalt, is de subsidie plus de kosten van alle andere transacties in het blok. De subsidie is het nieuw uitgegeven deel, vastgelegd in het emissieschema van de chain en bij de meeste coins in de loop van de tijd verlaagd. De kosten zijn wat gebruikers aan hun transacties hebben toegevoegd om te worden opgenomen. Samen vormen ze de blokbeloning.

Op een pool betaalt de coinbase de pool, die de beloning vervolgens verdeelt over iedereen die shares aan die ronde heeft bijgedragen. Dat is geen omweg: zo kan een pool veel mensen betalen voor een beloning die als één ondeelbare betaling binnenkomt.

Waarom dit ertoe doet terwijl u mint

Drie dingen worden duidelijk zodra de vorm van een blok helder is, en alle drie komen voortdurend terug.

• Waarom een nieuw blok uw werk meteen ongeldig maakt. Het veld met de hash van het vorige blok is veranderd, dus de header waarin u zocht, bestaat niet meer. Alles wat u er daarna voor indient, is een stale share, en geen enkele snelheid lost dat op.
• Waarom de pool u zo vaak nieuw werk stuurt. Elke nieuwe transactie die de pool wil opnemen, verandert de merkle root, en een nieuwer template bevat meer kosten, wat meer beloning is voor hetzelfde werk.
• Waarom blokgrootte nooit in een schatting van de opbrengst voorkomt. Wat u verdient, wordt bepaald door de moeilijkheid, de subsidie en de kosten, niet door hoeveel bytes er in de body zaten.

De blokkenpagina van deze pool toont de hoogte, de beloning en wanneer het blok werd gevonden, en dat is het nuttige deel van al het bovenstaande, samengevat in één rij. De explorer toont u de rest, inclusief de coinbase-transactie die het uitbetaalde.