比特币数据块大小 比特币数据块大小是多少

一、比特币矿池的协议stratum

转自：

getblocktemplate协议诞生于2012年中叶，此时矿池已经出现。矿池采用getblocktemplate协议与节点客户端交互，采用stratum协议与矿工交互，这是最典型的矿池搭建模式。

与getwork相比，getblocktemplate协议最大的不同点是：getblocktemplate协议让矿工自行构造区块。如此一来，节点和挖矿完全分离。对于getwork来说，区块链是黑暗的，getwork对区块链一无所知，他只知道修改data字段的4个字节。对于getblocktemplate来说，整个区块链是透明的，getblocktemplate掌握区块链上与挖矿有关的所有信息，包括待确认交易池，getblocktemplate可以自己选择包含进区块的交易。

挖矿有两种方式，一种叫SOLO挖矿，另一种是去矿池挖矿。前文所述的在节点客户端直接启动CPU挖矿，以及依靠getwork+cgminer驱动显卡直接连接节点客户端挖矿，都是SOLO挖矿，SOLO好比自己独资买彩票，不轻易中奖，中奖则收益全部归自己所有。去矿池挖矿好比合买彩票，大家一起出钱，能买一堆彩票，中奖后按出资比率分配收益。理论上，矿机可以借助getblocktemplate协议链接节点客户端SOLO挖矿，但其实早已没有矿工会那么做，在写这篇文章时，比特币全网算力1600P+，而当前最先进的矿机算力10T左右，如此算来，单台矿机SOLO挖到一个块的概率不到16万分之一，矿工（人）投入真金白银购买矿机、交付电费，不会做风险那么高的投资，显然投入矿池抱团挖矿以降低风险，获得稳定收益更加适合。因此矿池的出现是必然，也不可消除，无论是否破坏系统的去中心化原则。

矿池的核心工作是给矿工分配任务，统计工作量并分发收益。矿池将区块难度分成很多难度更小的任务下发给矿工计算，矿工完成一个任务后将工作量提交给矿池，叫提交一个share。假如全网区块难度要求Hash运算结果的前70个比特位都是0，那么矿池给矿工分配的任务可能只要求前30位是0（根据矿工算力调节），矿工完成指定难度任务后上交share，矿池再检测在满足前30位为0的基础上，看看是否碰巧前70位都是0。

矿池会根据每个矿工的算力情况分配不同难度的任务，矿池是如何判断矿工算力大小以分配合适的任务难度呢？调节思路和比特币区块难度一样，矿池需要借助矿工的share率，矿池希望给每个矿工分配的任务都足够让矿工运算一定时间，比如说1秒，如果矿工在一秒之内完成了几次任务，说明矿池当前给到的难度低了，需要调高，反之。如此下来，经过一段时间调节，矿池能给矿工分配合理难度，并计算出矿工的算力。

矿池通过getblocktemplate协议与网络节点交互，以获得区块链的最新信息，通过stratum协议与矿工交互。此外，为了让之前用getwork协议挖矿的软件也可以连接到矿池挖矿，矿池一般也支持getwork协议，通过阶层挖矿代理机制实现（Stratum mining proxy）。须知在矿池刚出现时，显卡挖矿还是主力，getwork用起来非常方便，另外早期的FPGA矿机有些是用getwork实现的，stratum与矿池采用TCP方式通信，数据使用JSON封装格式。

先来说一下getblocktemplate遗留下来的几个问题：

矿工驱动：在getblocktemplate协议里，依然是由矿工主动通过HTTP方式调用RPC接口向节点申请挖矿数据，这就意味着，网络最新区块的变动无法及时告知矿工，造成算力损失。

数据负载：如上所述，如今正常的一次getblocktemplate调用节点都会反馈回1.5M左右的数据，其中主要数据是交易列表，矿工与矿池需频繁交互数据，显然不能每次分配工作都要给矿工附带那么多信息。再者巨大的内存需求将大大影响矿机性能，增加成本。

Stratum协议彻底解决了以上问题。

Stratum协议采用主动分配任务的方式，也就是说，矿池任何时候都可以给矿工指派新任务，对于矿工来说，如果收到矿池指派的新任务，应立即无条件转向新任务；矿工也可以主动跟矿池申请新任务。

现在最核心的问题是如何让矿工获得更大的搜索空间，如果参照getwork协议，仅仅给矿工可以改变nNonce和nTime字段，则交互的数据量很少，但这点搜索空间肯定是不够的。想增加搜索空间，只能在hashMerkleroot下功夫，如果让矿工自己构造coinbase，那么搜索空间的问题将迎刃而解，但代价是必要要把区块包含的所有交易都交给矿工，矿工才能构造交易列表的Merkleroot，这对于矿工来说压力更大，对于矿池带宽要求也更高。

Stratum协议巧妙解决了这个问题，成功实现既可以给矿工增加足够的搜索空间，又只需要交互很少的数据量，这也是Stratum协议最具创新的地方。

再来回顾一下区块头的6个字段80字节，这个很关键，nVersion，nBits，hashPrevBlock这3个字段是固定的，nNonce，nTime这两个字段是矿工现在就可以改变的。增加搜索空间只能从hashMerkleroot下手，这个绕不过去。Stratum协议让矿工自己构造coinbase交易，coinbase的scriptSig字段有很多字节可以让矿工自由填充，而coinbase的改动意味着hashMerkleroot的改变。从coinbase构造hashMerkleroot无需全部交易，

如上图所示，假如区块将包含13笔交易，矿池先对这13笔交易进行处理，最后只要把图中的4个黑点（Hash值）交付给矿工，同时将构造coinbase需要的信息交付给矿工，矿工就可以自己构造hashMerkleroot（图中的绿点都是矿工自行计算获得，两两合并Hash时，规定下一个黑点代表的hash值总是放在右边）

。按照这种方式，假如区块包含N笔交易，矿池可以浓缩成log2(N)个hash值交付给矿工，这大大降低了矿池和矿工交互的数据量。

Stratum协议严格规定了矿工和矿池交互的接口数据结构和交互逻辑，具体如下：

1.矿工订阅任务

启动挖矿机器，使用mining.subscribe方法链接矿池

返回数据很重要，矿工需本地记录，在整个挖矿过程中都用到，其中：

Extranonce1，和 Extranonce2对于挖矿很重要，增加的搜索空间就在这里，现在，我们至少有了8个字节的搜索空间，即nNonce的4个字节，以及 Extranonce2的4个字节。

2.矿池授权

在矿池注册一个账号，添加矿工，矿池允许每个账号任意添加矿工数，并取不同名字以区分。矿工使用mining.authorize方法申请授权，只有被矿池授权的矿工才能收到矿池指派任务。

3.矿池分配任务

以上每个字段信息都是必不可少，其中：

有了以上信息，再加上之前拿到的Extranonce1和Extranonce2_size，就可以挖矿了。

4.挖矿

1)构造coinbase交易

用到的信息包括Coinb1, Extranonce1, Extranonce2_size以及Coinb2，构造很简单：

为啥可以这样，因为矿池帮矿工做了很多工作，矿池已经构建了coinbase交易，系列化后在指定位置分割成coinb1和coinb2，coinb1和coinb2包含指定信息，比如coinb1包含区块高度，coinb2包含了矿工的收益地址和收益额等信息，但是这些信息对于矿工来说无关紧要，矿工挖矿的地方只是Extranonce2的4个字节。另外Extranonce1是矿池写入区块的指定信息，一般来说，每个矿池会写入自己矿池的信息，比如矿池名字或者域名，我们就是根据这个信息统计每个矿池在全网的算力比重。

2)构建Merkleroot

利用coinbase和merkle_branch，按照上图方式构造hashMerkleroot字段。

3)构建区块头

填充余下的5个字段，现在，矿池可以在nNonce和Extranonce2里搜索进行挖矿，如果嫌搜索空间还不够，只要增加Extranonce2_size为多几个字节就可轻而易举解决。

5.矿工提交工作量

当矿工找到一个符合难度的shares时，提交给矿池，提交的信息量很少，都是必不可少的字段：

矿池拿到以上5个字段后，首先根据任务号ID找出之前分配任务前存储的信息（主要是构建的coinbase交易以及包含的交易列表等），然后重构区块，再验证shares难度，对于符合难度要求的shares，再检测是否符合全网难度。

6.矿池给矿工调节难度

矿池记录每个矿工的难度，并根据shares率不断调节以指定合适难度。矿池可以随时通过mining.set_difficulty方法给矿工发消息另其改变难度。

如上，Stratum协议核心理念基本解析清楚，在getblocktemplate协议和Stratum协议的配合下，矿池终于可以大声的对矿工说，让算力来的更猛烈些吧。

二、比特币跟区块链是什么关系

可以参看下我自己写的文章

三分钟告诉你什么是区块链！

壹五叁资本

有人称：区块链可能是继蒸汽机，电力，互联网互联网技术之后，能与大数据、移动互联网等新技术共同推进经济金融转型升级，最有潜力推动第五轮颠覆式产业革命浪潮的核心技术。上述可见，区块链一定是以后的大热门，那么还不懂区块链技术的你，就OUT了！

在传统情况下，无论大小系统背后都有一个数据库，数据库就像一个大的账本，比如某宝的数据库就像一个大账本，账本上记录了A有多少钱，B有多少钱，如果A用户支付一元钱给B用户，那么某宝就在B用户账本上加一元钱，而在A用户账本上减掉一元。所以可以把数据库的变化看成是一种记账行为。我们通常认为，谁维护系统谁就天经地义的管理数据库，而其他使用者无权参与。就像某宝的用户无法参与某宝的记账行为一样。

而区块链的出现颠覆了传统，让系统中每一个用户参与其中。区块链，则是系统里每个人都有一个账本。如果把一个公司看作一个互联网，某天小张向小王借了10元钱并且他们让公司里每个同事都拿本子记录下来。这样，如果小张想赖账的话，大家都会拿出自己的本子作为证据向小王作证。如此一个不需要第三方中介、去中心化的系统就建立起来了。

区块链，让全名参与记账，全名记账更稳定，由于系统中并没有特定记账人，系统中任意节点失联或者被摧毁都不会影响系统的运行。（你是否曾经上某个网页遇见错误404代码？）全名记账更安全！系统规定相同数量最多的账本是真账本，少部分和其他不一致的账本即为假账本，这让具有足够多节点的区块链很难被攻击或者被篡改，这些节点分布在互联网的任意角落，除非你是上帝能够控制全世界大部分电脑否则无法篡改。因此区块链被认为有史以来最安全的数据管理方式。全名记账更高效，由于没有中心化的中介机构存在，完全通过预先设定的程序自动运行能够极大降低成本和提高效率并且确保账本记录过程和内容公开透明。

比特币，只是区块链技术方案在支付领域的一个实验性应用，区块链还可以用于更广阔的领域比如医疗、物联网、安全认证、社交以及人工智能等领域都有它的身影。

《经济学人》称区块链为”信任的机器”，认为它对于全球金融甚至是社会结构都会产生巨大且深远的影响。如果用一句话总结，区块技术是在多方无需互信环境下通过密码学技术让系统中所有参与方协作记录日志方式。

这，就是区块链！

三、比特币为什么要进行分叉

在区块链和比特币等数字货币的讨论中，我们经常听到“分叉”这个词，那么到底什么是分叉呢？分叉又会有什么影响呢？

区块链

在说分叉之前，先普及一点区块链的小知识，这样更容易帮助我们理解分叉是什么（如果你对区块链一点概念也没有，欢迎翻阅我以前的文章，都是些通俗的话语帮你了解什么是区块链）。

区块链，顾名思义，就是由区块组成的链条，当然这种链条只是一个形象比喻，说白了就是数据区块有序地连接起来。在比特币中，区块中存放的是比特币的交易记录，区块的大小和交易记录所占用的空间决定了一个区块能存放多少交易记录。这些交易记录被打包到区块中，然后区块一个个相连就构成了区块链。

为什么要分叉

我们知道，比特币软件像其他软件一样，需要定期更新和修改，以便让他更好。所以新的版本就会出现，但是由于不是所有人都即使下载了新版本，所以有个矿工就运行了旧版本，有的则运行了新版本，那么一旦新旧版本不兼容的话，区块链就会分叉。因为因版本的区块和旧版本的区块可能存在差异，所以他们不能被连接到同一个区块链上，所以就会出现两条链，甚至多条链，这就是分叉。

软分叉

软分叉指的是，当新共识规则发布后，没有升级的节点会因为不知道新共识规则下，而生产不合法的区块，就会产生临时性分叉。这种分叉会随着节点的升级而逐渐修复。

硬分叉

硬分叉指的是，区块链发生永久性分歧，在新共识规则发布后，部分没有升级的节点无法验证已经升级的节点生产的区块，通常硬叉就会发生。所以，在数字货币领域，硬分叉往往导致新的币种出现。例如以太坊的硬分叉就导致了 ETH的出现。

原文：什么是分叉？什么是比特币分叉？