Block Header

可以把区块想成一包交易，区块头则是随包附带的记录。它不列出收款人或金额，而是保存密码学指纹：从数据计算出的简短数值，用来发现数据是否发生变化。其中一个指纹指向前一区块；另一个称为 Merkle root，汇总本区块中交易的标识符。这样，区块头就把特定内容与历史中的特定位置联系起来。但它不是交易的缩小副本，无法从指纹中还原交易内容。 [1] [4]

矿工先组装候选区块，再寻找符合要求的哈希，也就是被解释为数字的指纹。这个数字必须小于或等于规定的目标值。寻找过程称为 Proof of Work：矿工反复修改数据并重新计算，因为无法直接预测哪个结果会合格。最常见的可变字段是 nonce，即区块头中的辅助数字。为了获得更多尝试机会，矿工也可以修改在区块开头创建的特殊交易 Coinbase Transaction 中的数据。这样 Merkle root 也会改变，从而得到不同的区块头。其他节点则可以很快重算一次，验证找到的结果。 [1] [3] [4]

只下载区块头链，就能追踪区块之间的连接并验证对应的工作，无须下载所有交易。但设想一个区块拥有有效的 Proof of Work，其中却有人试图在没有必要签名的情况下花掉别人的资金。仅检查区块头无法发现这个问题。因此，Full Node 还要检查交易、签名、可用的未花费输出以及允许领取的奖励。有效的区块头并不能保证整个区块有效。 [2]

nBits 字段指定哈希必须满足的目标。它是目标值的紧凑编码，并不是区块浏览器显示的“difficulty”数值。节点还会检查，这个目标是否符合区块在链中所处位置的规则。矿工也不能任意选择时间：它必须晚于此前 11 个区块时间的中位数，也就是将这些时间排序后的中间值，同时不能过于超前于当前时间。即便如此，这个字段也不是每笔支付的准确时间，更不是记录挖矿耗时的秒表。 [2] [3]

字段的顺序和大小固定：version 占 4 字节，前一区块头的哈希占 32 字节，Merkle root 占 32 字节，time、nBits 和 nonce 各占 4 字节。无论交易有多少，总共都是 80 字节。对按这一精确格式编码的区块头连续应用两次 SHA-256，就得到区块标识符。数值字段采用 little-endian，即最低有效字节在前；哈希的内部字节顺序则不同于标识符通常的显示顺序。因此，自己重算时，不能简单地把区块浏览器显示的字段值拼起来。 [1] [4]