A estrutura de dados da blockchain é uma lista ordenada de blocos de transações, com cada bloco sendo ligado ao bloco anterior. A blockchain pode ser armazenada como um arquivo simples ou em um banco de dados simples.
O cliente Bitcoin Core armazena os metadados da blockchain usando o banco de dados do LevelDB do Google. Os blocos são interligados de frente para trás, ou seja, cada um se refere ao bloco anterior na corrente.
BANCO DE DADOS
A blockchain é frequentemente visualizada como um empilhamento vertical, com os blocos empilhados uns sobre os outros e com o primeiro bloco servindo como fundação que suporta a pilha. A visualização dos blocos empilhados uns sobre os outros resulta no uso de termos como "altura" para se referir à distância em relação ao primeiro bloco, e "topo" ou "ponta" para se referir ao bloco adicionado mais recentemente.
Cada bloco contido na blockchain é identificado no cabeçalho do bloco por um hash, que é gerado utilizando-se o algoritmo criptográfico de hash SHA256. Cada bloco também contém uma referência ao bloco anterior, conhecido como o bloco pai, através do campo "hash do bloco anterior (previous block hash)" que existe no cabeçalho do bloco.
Em outras palavras, cada bloco contém o hash de seu blocopai no interior de seu próprio cabeçalho. A sequência de hashes ligando cada bloco ao seus pai cria uma corrente que pode ser seguida retrogradamente até o primeiro bloco que já foi criado, que é conhecido como o bloco gênese.
Embora um bloco tenha apenas um bloco "pai", ele pode temporariamente ter múltiplos blocos "filhos". Cada um dos blocos "filhos" refere-se ao mesmo bloco "pai" e contém o mesmo hash (o hash do bloco "pai") no campo "hash do bloco anterior".
Múltiplos blocos filhos surgem quando há uma "bifurcação" da blockchain, uma situação temporária que ocorre quando diferentes blocos são descobertos quase que simultaneamente por diferentes mineradores (veja [forks]). No final, somente um bloco filho se tornará parte da blockchain e a "bifurcação" deixará de existir.
Apesar de cada bloco poder ter mais que um filho, cada bloco pode ter somente um pai. Isso ocorre porque um bloco possui apenas um único campo de "hash do bloco anterior", que é uma referência ao seu bloco pai único. O campo "hash do bloco anterior" está dentro do cabeçalho do bloco e portanto afeta o hash do bloco atual.
PAI E FILHO
A identidade de um filho muda se a identidade de seu pai mudar. Quando o pai é modificado de qualquer maneira, o hash do pai muda. O hash modificado do pai exige uma mudança no apontador "hash do bloco anterior" do filho. Isso por sua vez faz com que o hash do filho mude, o que requer uma mudança no apontador do neto, o que por sua vez muda o (hash do) neto, e assim por diante.
Esse efeito dominó garante que, assim que um bloco tenha muitas gerações o sucedendo, ele não pode ser modificado sem que haja um novo cálculo forçado de todos os blocos subsequentes.
Como um novo cálculo exigiria um processamento computacional enorme, a existência de uma longa corrente de blocos faz com que a história profunda da blockchain seja imutável, o que é uma característica chave para a segurança do bitcoin.
Uma maneira de imaginar a blockchain seria como um solo, onde os blocos seriam camadas de uma formação geológica, ou como uma amostra do núcleo de uma geleira. As camadas da superfície podem 1 mudar com as estações, ou mesmo serem destruídas antes de terem tempo para se assentarem.
Mas quanto mais profundo escavarmos, veremos que maior será a estabilidade das camadas geológicas. Quando você escavar algumas centenas de metros de profundidade, você estará olhando para uma fotografia do passado que permaneceu intocada por milhões de anos.
Na blockchain, pode acontecer de os poucos blocos mais recentes tenham que ser revisados/corrigidos, caso haja um novo cálculo da corrente devido a uma bifurcação. Os seis blocos do topo são como os centímetros mais superficiais do solo.
Mas quanto mais fundo você penetrar na blockchain, além dos seis blocos, se cada vez menor se torna a probabilidade desses blocos se modificarem. Após 100 blocos de profundidade há tanta estabilidade que a transação coinbase - a transação contendo os bitcoins recém-minerados - pode ser gasta.
Alguns milhares de blocos atrás (um mês) e a blockchain é uma história estabelecida, para todos os fins práticos. Apesar de o protocolo sempre permitir que uma corrente seja desfeita por uma corrente mais comprida, e apesar de sempre existir a possibilidade de qualquer bloco ser revertido, a probabilidade de ocorrência de um evento como esse diminui à medida que o tempo passa, até que ela se torne ínfima.
Estrutura de um Bloco
Um bloco é uma estrutura contendo dados que agrega as transações para a inclusão no registro público, a blockchain. O bloco é composto por um cabeçalho, contendo metadados, e por uma longa lista de transações que constituem a maior parte de seu tamanho.
O cabeçalho do bloco tem 80 bytes, enquanto uma transação em média tem pelo menos 250 bytes e um bloco em média contém mais de 500 transações. Um bloco completo, com todas as transações, consequentemente é 1.000 vezes maior do que o cabeçalho do bloco. A estrutura de um bloco descreve a estrutura de um bloco.
Cabeçalho (header) do Bloco
O cabeçalho do bloco consiste de três conjuntos de metadados de bloco. Primeiro, existe uma referência ao hash do bloco anterior, que conecta esse bloco ao bloco anterior na blockchain.
O segundo conjunto de metadados, a dificuldade, a data e hora (timestamp) e o nonce, está relacionado à competição da mineração, como serão detalhados no [ch8].
A terceira parte dos metadados é a raiz da árvore de merkle, uma estrutura de dados usada para resumir de maneira eficiente todas as transações contidas no bloco. A estrutura do cabeçalho do bloco descreve a estrutura de um cabeçalho de bloco.
O nonce, a dificuldade alvo e a data e hora (timestamp) são usados no processo de mineração e serão discutidos em maiores detalhes no [ch8].
Identificadores dos Blocos
Hash do Cabeçalho do Bloco e Altura do Bloco
O identificador primário de um bloco é o seu hash criptográfico, uma impressão digital eletrônica que é criada ao se fazer um duplo hashing do cabeçalho do bloco através do algoritmo SHA256. O hash resultante de 32-bytes é chamado de hash do bloco, mas é mais precisamente o hash do cabeçalho do bloco, porque apenas o cabeçalho do bloco é usado para computá-lo.
Por exemplo:
000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
É o hash do bloco do primeiro bloco bitcoin que já foi criado. O hash do bloco identifica o bloco de maneira única e sem ambiguidades, e pode ser independentemente derivado por qualquer nodo que fizer um hashing do cabeçalho do bloco.
Note que o hash do bloco não está incluído no interior da estrutura de dados do bloco, nem quando o bloco é transmitido na rede, nem quando ele é armazenado em um armazenamento persistente de um nodo como parte da blockchain.
Ao invés disso, o hash do bloco é processado por cada nodo assim que o bloco é recebido vindo da rede. O hash do bloco pode ser armazenado em uma tabela de banco de 3 dados separada como parte dos metadados do bloco, para facilitar a indexação e uma coleta mais rápida de blocos a partir do disco.
Uma segunda maneira de se identificar um bloco é através de sua posição na blockchain, que é chamada de altura do bloco. O primeiro bloco criado está na altura de bloco 0 (zero) e é o mesmo bloco que foi referência anteriomente ao seguinte hash de bloco
000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f.
Logo, um bloco pode ser identificado de duas maneiras: usando as referências do hash do bloco ou da altura do bloco. Cada bloco que é adicionado a seguir "em cima" daquele bloco inicial está uma posição "mais alta" na blockchain, como se fossem caixas empilhadas uma sobre as outras.
A altura do bloco em 1º de Janeiro de 2014 era aproximadamente 278.000, significando que havia 278.000 blocos empilhados sobre o primeiro bloco que foi criado em Janeiro de 2009. Ao contrário do hash do bloco, a altura do bloco não é um identificador único.
Embora um bloco individual sempre terá uma altura de bloco específica e fixa, o inverso nem sempre é verdade - a altura do bloco nem sempre identifica um bloco individual. Dois ou mais blocos podem ter a mesma altura de bloco, competindo pela mesma posição na blockchain.
Esse cenário é discutido em detalhes na seção [forks]. A altura do bloco também não faz parte da estrutura de dados do bloco; ela não é armazenada no interior do bloco. Cada nodo identifica dinamicamente uma posição do bloco (altura) na blockchain quando ele é recebido da rede bitcoin. A altura do bloco pode também ser armazenada como metadados em uma tabela de banco de dados indexada para uma leitura mais rápida.
Um hash do bloco de um determinado bloco sempre identifica um bloco único individualmente. Um bloco também sempre tem uma altura do bloco específica. Entretanto, nem sempre uma altura de bloco específica pode identificar um bloco único. Na verdade, dois ou mais blocos podem competir por uma posição única na blockchain.
O Bloco Gênese
O primeiro bloco na blockchain é chamado de bloco gênese e foi criado em 2009. Ele é o ancestral comum de todos os blocos na blockchain, significando que se você iniciar em qualquer bloco e seguir a cadeia retrogradamente no tempo, você irá atigir o bloco gênese no final.
Cada nodo sempre começa com uma blockchain de pelo menos um bloco porque o bloco gênese está estaticamente codificado no interior do software do cliente bitcoin, de maneira que ele não pode ser alterado. Cada nodo sempre "conhece" o hash do bloco gênese e sua estruura, o tempo exato em que ele foi criado e até mesmo a transação única que ele contém.
Logo, cada nodo possui o ponto inicial da blockchain, uma "raiz" segura a partir da qual ele pode construir uma blockchain de confiança. Veja o bloco gênese codificado estaticamente no interior do cliente Bitcoin Core, em chainparams.cpp.
O seguinte hash identificador pertence ao bloco gênese:
000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f 4
Você pode procurar por esse hash do bloco em qualquer site explorador de blocos, como o blockchain.info, e você irá encontrar uma página que descreverá o conteúdo desse bloco, com uma URL contendo o hash:
https://blockchain.info/block/000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
https://blockexplorer.com/block/000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
FONTE - Esse é um trecho do livro 'Mastering Bitcoin'
EmoticonEmoticon