比特币数据结构
比特币区块链的数据结构是通过多种技术和机制来确保数据的安全性、完整性和高效性。以下是比特币数据结构的几个重要组成部分：
1. Hash Pointers (哈希指针)
哈希指针是一种特殊的数据结构，它结合了数据的地址和数据本身，生成一个唯一的索引。它不仅包含指向数据的地址，还包含该数据本身的哈希值。哈希指针的作用是确保数据的完整性，一旦数据发生变化，哈希值会发生变化，从而可以检测到数据的篡改。
2. Tamper Evident Log (篡改可见日志)
篡改可见日志是一种数据结构，旨在检测数据是否被篡改。通过将数据与哈希值结合（如通过哈希指针），可以确保数据的完整性。任何数据的修改都会改变相应的哈希值，从而使篡改变得明显。
3. Merkle Tree (默克尔树)
默克尔树是一种用于高效和安全地验证数据完整性的树状结构。在比特币中，默克尔树用来组织区块中的交易数据。树中的每个节点包含哈希指针和数据，根节点的哈希值（默克尔根）代表了整个树的数据集合。
- 默克尔根（Merkle Root） ：整个默克尔树的哈希值，代表了所有叶子节点（交易）的数据摘要。比特币区块头包含了默克尔根，用于验证区块内所有交易的完整性。
- 默尔克树的叶子节点：由交易的哈希值组成，每一笔交易都会被哈希处理，得到一个固定长度的哈希值。这些哈希值组成了默克尔树的叶子节点。
4. Block Header (区块头) 和 Block Body (区块体)
比特币的区块包含两个主要部分：区块头和区块体。
- 区块头（Block Header） ：包含区块的元数据，如区块的版本、前一个区块的哈希、默克尔根、时间戳、目标难度和随机数（nonce）。区块头的主要作用是标识区块并连接区块链。
- 区块体（Block Body） ：包含所有交易的列表。在区块体中，包含了比特币交易的具体内容，如输入、输出和交易金额等。
区块头仅包含默克尔根哈希，并不存储具体的交易内容。交易的详细信息存储在区块体中。
5. Merkle Proof (默克尔证明)
默克尔证明（Merkle Proof）是一种验证某个交易是否存在于区块中的机制，通常用于轻节点验证交易。
- Proof of Membership (成员证明) ：用于证明某个元素（交易）是否是某个数据集（区块）的一部分。
- Proof of Inclusion (包含性证明) ：用于证明某个交易被包含在区块中，提供了一条从交易到默克尔根的哈希路径。
默克尔证明过程：
- 从轻节点（只保存部分区块信息）请求一个交易是否存在于区块中。
- 轻节点使用从全节点获取的默克尔证明（即交易的哈希路径）来验证该交易是否包含在区块内。
- 轻节点通过将各个哈希值与提供的路径进行计算，最终确认该交易是否写入到区块链中。
6. Full Node 和 Light Node（全节点与轻节点）
- 全节点（Full Node） ：全节点保存完整的区块链数据，既包括区块头，也包括区块体。全节点验证交易和区块，确保区块链数据的正确性和安全性。
- 轻节点（Light Node / SPV Node） ：轻节点仅保存区块头，不保存区块体，只依赖于全节点提供的部分数据进行交易验证。轻节点通过默克尔证明来确认交易的有效性。
通过这些数据结构，比特币区块链能够高效地保证数据的安全性、不可篡改性和去中心化，同时也提供了在有限资源的环境下（如手机钱包）进行验证的能力。
