BTC-实现-05

区块链是去中心化的账本技术：

• 基于交易的账本模式（BTC比特币）
  • 隐私保护性较好
  • 需要说明币的来源
• 基于账号的账本模式（ETH以太币）

UTXO（unspent transaction output）

• 全节点维护的一个全局的数据结构
• 方便在服务器内存中快速寻找还未花出去的交易输出，即预防双花攻击
• 定位的要素：
  • UTXO集合当中的每个元素要给出产生输出的交易哈希值
  • 以及它在这个交易里是第几个输出
• 每个交易可以有多个输入，也可以有多个输出，因此一个交易可能来自多个地址，可能有多个签名
  • total inputs = total outputs + transaction fee

nonce不足以支撑当前剧烈的挖矿活动

• nonce只有4个字节，2^32搜索空间
• 很大概率搜索完了仍找不到符合目标空间的nonce，可以使用coinbase字段的前八个字节扩大搜索空间为2^96（因为block header中的merkle root hash是会随着coinbase交易哈希的改变而改变的）
• 每个发布的区块中都有一个铸币交易coinbase transaction，即正常交易由input scripts和output scripts组成，而coinbase交易中凭空造币，所以没有input scripts的内容，但有一个coinbase的域，可以随意修改内容，作为extra nonce
• 真正挖矿的时候只有两层循环，外层循环调整coinbase域的extra nonce。算出block header里的根哈希值之后，内层循环再调整header里的nonce

挖矿过程的数理分析：

• 挖矿过程每次尝试一个nonce可以看作是一次Bernoulli trial(伯努利实验)
• 每一个随机的伯努利实验就构成了一个Bernoulli process伯努利过程。它的一个性质是：无记忆性
• 因为一个nonce成功的概率很小，需要大量次数的尝试，因此可以用Poisson process泊松过程来代替伯努利过程
• 画一个坐标轴，纵轴表示概率密度，横轴表示系统出块时间，那么系统出块时间近似是服从指数分布的
• 参考概率密度函数分布，因为指数分布的无记忆性，比如一个矿工miner将来还要挖多长时间，跟过去已经挖了多长时间是没有关系的，也称progress free
• progress free保障了挖矿的公平性，防止了算力强的矿工会获得不成比例的优势