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

Dwie części, a haszowana jest tylko jedna

Blok ma nagłówek i treść. Treść to transakcje i może mieć od kilkuset bajtów do kilku megabajtów, zależnie od tego, jak bardzo obciążony jest łańcuch. Nagłówek to stałe podsumowanie bloku i w większości łańcuchów ma dokładnie 80 bajtów.

Kopanie haszuje nagłówek i nic poza nim. To najbardziej przydatny fakt w tym artykule, ponieważ wyjaśnia coś, co inaczej wyglądałoby na niemożliwe: koparka próbuje miliardów wariantów na sekundę i nie mogłaby tego robić, gdyby każda próba oznaczała ponowne haszowanie bloku pełnego transakcji. Tak nie jest. Haszuje na nowo 80 bajtów.

Sześć pól nagłówka

Nagłówek zawiera wersję, hash poprzedniego bloku, korzeń Merkle (merkle root), znacznik czasu, bity trudności i nonce. Każde z tych pól ma swój cel, a dwa z nich wykonują większość pracy.

Hash poprzedniego bloku sprawia, że powstaje łańcuch. Każdy nagłówek wskazuje blok przed sobą, więc przepisanie starego bloku zmieniłoby jego hash, co zepsułoby następny nagłówek, i kolejny, aż do samego szczytu łańcucha. To całe uzasadnienie bezpieczeństwa proof of work zamknięte w jednym polu.

Korzeń Merkle to pojedynczy hash, który podsumowuje każdą transakcję w treści. Wystarczy zmienić jedną transakcję, nawet o jeden bajt, a korzeń Merkle się zmienia, więc zmienia się nagłówek, więc 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 przybliżony. Nonce to pole, które koparka może dowolnie zmieniać, i to ono w ogóle umożliwia poszukiwanie.

Nonce się wyczerpuje i nic w tym złego

Nonce to mały licznik, a nowoczesna koparka wyczerpuje wszystkie wartości, jakie może przyjąć, niemal natychmiast. Brzmi to jak ślepy zaułek, ale nim nie jest, ponieważ nonce to tylko najwygodniejsza rzecz do zmiany, a nigdy jedyna.

Gdy się wyczerpie, koparka zmienia coś innego, co trafia do nagłówka. Znacznik czasu może się przesunąć. Transakcję coinbase można nieco zmienić, co zmienia korzeń Merkle, a to daje zupełnie nowy nagłówek do przeszukania. Na poolu właśnie do tego służy extranonce: pozwala poolowi dać każdemu programowi do kopania inny punkt startowy, tak aby żadne dwa nie przeliczały tych samych liczb.

Wysokość to pozycja, a nie pole

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

Warto wiedzieć, że wysokość nie jest właściwie zapisana w nagłówku. Wynika z miejsca bloku w łańcuchu. W większości nowoczesnych łańcuchów wysokość jest również wpisywana do transakcji coinbase, co jest zasadą dodaną później, aby dwa bloki na różnych wysokościach nigdy nie były identyczne bajt w bajt, ale miarodajną odpowiedzią na pytanie o wysokość bloku pozostaje jego pozycja.

Dlatego też wysokość jest naturalnym sposobem mówienia o potwierdzeniach. Transakcja zakopana sześć bloków w głąb to taka, której blok leży sześć bloków poniżej szczytu, a każdy kolejny blok sprawia, że jej przepisanie staje się odpowiednio droższe.

Rozmiar to treść i to ona się zapełnia

Rozmiar bloku to w zasadzie rozmiar treści, ponieważ nagłówek jest przy niej błędem zaokrąglenia. Gdy mówi się, że łańcuch ma limit rozmiaru bloku, chodzi o to, ile transakcji się zmieści, a nie o nagłówek.

Pełny i pusty blok wymagają dokładnie tyle samo 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 jest źródłem wielu błędnych intuicji o opłatach.

Rozmiar wpływa natomiast na rynek opłat. Gdy więcej transakcji chce się zmieścić, niż jest miejsca, jako pierwsze trafiają do bloku te, które oferują wyższe opłaty, a łączne opłaty w bloku rosną. To przekłada się wprost na to, ile blok płaci.

Transakcja coinbase i subsydium

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 i nie ma nic wspólnego z giełdą o tej samej nazwie.

Wypłaca subsydium plus opłaty wszystkich pozostałych transakcji w bloku. Subsydium to nowo emitowana część, ustalana przez harmonogram emisji łańcucha i w większości monet z czasem zmniejszana. Opłaty to kwoty, które użytkownicy dołączyli do swoich transakcji, aby zostały uwzględnione. Razem tworzą nagrodę za blok.

Na poolu coinbase płaci poolowi, który następnie rozdziela nagrodę między wszystkich, którzy wnieśli share'y do tej rundy. To nie jest objazd: w ten sposób pool może zapłacić wielu osobom z nagrody, która przychodzi jako jedna niepodzielna płatność.

Dlaczego to wszystko ma znaczenie podczas kopania

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

• Dlaczego nowy blok natychmiast unieważnia pracę. Zmieniło się pole hasha 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.
• Dlaczego pool tak często wysyła nową pracę. Każda nowa transakcja, którą pool chce uwzględnić, zmienia korzeń Merkle, a świeższy szablon niesie więcej opłat, czyli większą nagrodę za tę samą pracę.
• Dlaczego rozmiar bloku nigdy nie pojawia się w szacunku zarobków. O zarobkach decydują trudność, subsydium i opłaty, a nie liczba bajtów w treści.

Strona bloków tego poola pokazuje wysokość, nagrodę i czas znalezienia, czyli przydatną część wszystkiego powyżej skondensowaną w jednym wierszu. Eksplorator pokaże resztę, w tym transakcję coinbase, która wypłaciła nagrodę za ten blok.