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比特币的交易-4

 5 years ago
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neoserver,ios ssh client

前面的文章中我们分析了一笔标准的Pay to Public Key HASH(P2PKH)交易。看起来其实结构挺简单的，这篇文章我们乘胜追击，看一下矿工们领取系统奖励时，构造的coinbase交易。

Coinbase交易规范的叫法是Generation TX，每一个block有且只有一笔Genration TX，该类交易的币是矿工挖矿凭空产生的，所以没有vin。比特币系统所有的币都产自于这里。

我们就以最常见创世块的交易作为示例来分析吧。

000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f 这个创始块中只有一笔交易，就是中本聪手工构造发给自己的币：

4a5e1e4baab89f3a32518a88c31bc87f618f76673e2cc77ab2127b7afdeda33b

区块原始数据

00000000   01 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000010   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000020   00 00 00 00 3B A3 ED FD  7A 7B 12 B2 7A C7 2C 3E   ....;£íýz{.²zÇ,>
00000030   67 76 8F 61 7F C8 1B C3  88 8A 51 32 3A 9F B8 AA   gv.a.È.ÈŠQ2:Ÿ¸ª
00000040   4B 1E 5E 4A 29 AB 5F 49  FF FF 00 1D 1D AC 2B 7C   K.^J)«_Iÿÿ...¬+|
00000050   01 01 00 00 00 01 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000060   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000070   00 00 00 00 00 00 FF FF  FF FF 4D 04 FF FF 00 1D   ......ÿÿÿÿM.ÿÿ..
00000080   01 04 45 54 68 65 20 54  69 6D 65 73 20 30 33 2F   ..EThe Times 03/
00000090   4A 61 6E 2F 32 30 30 39  20 43 68 61 6E 63 65 6C   Jan/2009 Chancel
000000A0   6C 6F 72 20 6F 6E 20 62  72 69 6E 6B 20 6F 66 20   lor on brink of 
000000B0   73 65 63 6F 6E 64 20 62  61 69 6C 6F 75 74 20 66   second bailout f
000000C0   6F 72 20 62 61 6E 6B 73  FF FF FF FF 01 00 F2 05   or banksÿÿÿÿ..ò.
000000D0   2A 01 00 00 00 43 41 04  67 8A FD B0 FE 55 48 27   *....CA.gŠý°þUH'
000000E0   19 67 F1 A6 71 30 B7 10  5C D6 A8 28 E0 39 09 A6   .gñ¦q0·.\Ö¨(à9.¦
000000F0   79 62 E0 EA 1F 61 DE B6  49 F6 BC 3F 4C EF 38 C4   ybàê.aÞ¶Iö¼?Lï8Ä
00000100   F3 55 04 E5 1E C1 12 DE  5C 38 4D F7 BA 0B 8D 57   óU.å.Á.Þ\8M÷º..W
00000110   8A 4C 70 2B 6B F1 1D 5F  AC 00 00 00 00            ŠLp+kñ._¬....

然后我们解析拿我们以前文章的方法来解析一下这笔交易(因为这个区块中只包含了唯一一笔交易，我们顺便解析一下区块构造):

block header 部分

  1. 首先是version字段: 01000000
  2. 然后是32字节代表上一个block的hash id(因为这笔交易所属block是第一个block，所以人为设置为0): 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
  3. 接着是32字节的merkle root(关于merkle root，我们会在后面的文章中详解): 3BA3EDFD7A7B12B27AC72C3E67768F617FC81BC3888A51323A9FB8AA4B1E5E4A
  4. 4字节的时间戳: 29AB5F49
  5. 接着是目标难度(bits): FFFF001D 代表着挖矿难度，具体含义可参考我们之前的 比特币POW难度调节分析 。
  6. nonce: 1DAC2B7C ，同样的挖矿调节参数，我们老是说比特币系统就是在算一个 “毫无意义的随机数字”，没错，这就是毫无意义君。
  7. 这个区块包含的总交易数目： 01

最好来个结构明细表格：

Field Size Data Version 4 bytes Little-endian Previous Block Hash 32 bytes Big-endian Merkle Root 32 bytes Big-endian Time 4 bytes Little-endian Bits 4 bytes Little-endian Nonce 4 bytes Little-endian

交易部分

  1. version: 01000000
  2. input数目 01
  3. prev output: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000FFFFFFFF
  4. script length: 4d
  5. coinbase (2-100字节): 04FFFF001D0104455468652054696D65732030332F4A616E2F32303039204368616E63656C6C6F72206F6E206272696E6B206F66207365636F6E64206261696C6F757420666F722062616E6B73
  6. sequence: FFFFFFFF
  7. outputs数目: 01
  8. btc数目: 00F2052A01000000 – 50 BTC
  9. pk_script length: 43
  10. pk_script: 41 04678AFDB0FE5548271967F1A67130B7105CD6A828E03909A67962E0EA1F61DEB649F6BC3F4CEF38C4F35504E51EC112DE5C384DF7BA0B8D578A4C702B6BF11D5F AC
    • 0x41代表着后面65个字节入栈
    • 04678AFDB0FE5548271967F1A67130B7105CD6A828E03909A67962E0EA1F61DEB649F6BC3F4CEF38C4F35504E51EC112DE5C384DF7BA0B8D578A4C702B6BF11D5F
    • 0xAC代表着OP_CHECKSIG
    • 整个合起来就是输出脚本为: <OP_CHECKSIG>
  11. lock time: 00000000

这笔交易跟我们上一篇文章中的TransB构造是一样的，想要花费的话提供签名就OK了。不过这笔交易没有vin，取代的字段是coinbase。这个字段是可以随意调整的，中本聪在这里留存了一句非常有名的话：

04678AFDB0FE5548271967F1A67130B7105CD6A828E03909A67962E0EA1F61DEB649F6BC3F4CEF38C4F35504E51EC112DE5C384DF7BA0B8D578A4C702B6BF11D5F

ASCII解码为: The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks

这是2009年1月3日泰晤士报当天的头版文章标题，这是一个时间证明，证明比特币于2019-01-03开始运行，也顺便对传统的金融体系小小嘲讽一下。

挖矿

Generation TX交易需要Coinbase字段有两个原因:

  1. 但是4字节的nonce字段随机性是不够的，需要引入更长的extra nonce，所以有了长度可以灵活调节(2-100字节)的coinbase字段
  2. 作为一个附言留给矿工来发表意见

其实我对于coinbase字段没有啥意见，但是最初的nonce字段只有32个字节，意味着每秒钟只有4G的碰撞空间，很快全网就超出了这个限制，所以Coinbase字段立即就派上用场了。后来slushpool矿池发明了stratum挖矿架构，彻底进入了大算力组团挖矿的时代；这些变迁可以参考这篇文章，讲的非常清晰：

区块链核心技术演进之路 – 挖矿演进

其实我觉得nonce字段最初最好设置为16字节，就没这么多事情了。

coinbase

因为coinbase是矿工们发挥自己灵感的地方，所以最初作为 区块永留存 的手段之一，大家纷纷刻字留念。

有刻字到此一游的，有山盟海誓秀恩爱的，有炫耀生孩子的，有申诉政治诉求的，有吟诗作对，弘扬中国传统文化的；总之这100个字节表示鸭梨很大。

刻字服务

当然，区块链刻字，还有更丧心病狂的手段；里面的内容更是洋洋洒洒，可以参考这篇文章：

http://www.righto.com/2014/02/ascii-bernanke-wikileaks-photographs.html

有个网站专门parse了所有区块的文本数据供大家瞻仰：

http://bitcoinstrings.com/

里面记录了许多尘封的历史，篇幅最大的就是扩容大战；完整的将当时社区争论刻进了区块链中，这是人类历史上第一次区块链圆桌访谈录，值得仔细瞻仰。

小结

好了，到了这里，我们对于比特币的开采交易，普通交易都理解了；

下一步我们将一步步手工代码构造十六进制数据，然后形成一笔完整的交易去广播；完全吃透一笔交易的来龙去脉；

那么，下次再见。


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