一些基本的比特币概念

比特币区块头

比特币区块结构：

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比特币区块头结构：

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1）版本号Version：4个字节大小，每个区块的版本号，标记当前区块生成的比特币核心系统的版本； 目前主链（main）Block上有两个版本号，分别为1和2； （2版本升级了coinbase，增加了区块高度参数）；

2) Timestamp Timestamps：4字节大小，核心字段，从1970-01-01T00:00 UTC开始的秒数；

3）难度系数difficulty：大小为4字节，存储格式为难度系数的HASH值。 该字段标记当前区块被“挖出”的难度（哈希碰撞难度）；

4）随机数Nonce：4字节大小，当前区块工作量证明的参数（一串0开头的数字），存储格式为Hash值。 哈希计算的目标值，值随机变化。 当“矿机”节点通过Hash计算出随机数的值时，就是“挖矿”的初始结果（后续六个区块的认证后，才是真正的结果，即最终状态）；

5) 前序区块头的哈希地址(hashPrevBlock)：32字节大小，为当前区块的前一个区块的区块头的哈希值。

6) Merkle Root Hash Address (hashMerkleRoot)：当前区块中打包的所有交易都以Merkle树的形式记录，该字段记录交易树的根哈希值。 当每笔交易进入区块并打包时，该字段需要重新计算并更新一次；

默克尔树：

Merkle 树是由哈希值组成的二叉树。 比特币中的 Merkle 树使用双 SHA-256，它是 SHA-256 哈希的 SHA-256 哈希。

验证交易的过程与文件验证非常相似。 每笔交易都可以看作是一个小数据块，但比特币使用默克尔树进行验证。 与哈希列表相比，默克尔树是一种哈希二叉树。 其明显的好处之一是可以单独取出一个分支（作为一棵小树）来验证部分数据比特币的概念，效率更高。

区块体包括所有在区块创建过程中产生的、在当前区块中已经验证过的交易记录。 这些记录通过 Merkle 树的哈希过程生成一个唯一的 Merkle 根，并记录在区块头中。

SPV 简化付款证明：

SPV（Simplified payment verification）机制：节点无需下载所有区块数据，只需要加载所有区块头数据（区块头大小为80B）即可验证交易是否曾被比特币网络认证过。

虽然用户无法自己验证交易（因为没有完整的交易信息明细），但如果他能从区块链的某处找到匹配的交易（区块头中包含的默克尔树的哈希值，他最终可以定位到链中的交易。交易是否曾经出现过），他可以知道网络已经批准了交易，并收到了来自网络的多次确认。

布隆过滤器：

接上上面的spv下载区块头，即使下载了所有区块的头信息，也只有40MB，但真的有必要吗？

中本聪在比特币系统中添加的一个功能：Bloom Filter； 节点会在通信链路上建立布隆过滤器，过滤掉不包含目标地址的交易信息。 它可以避免下载大量不相关的数据。

基于SPV机制和布隆过滤器功能，市场上出现了很多“轻钱包”，使得“轻钱包”可以在手机上运行，​​比如：ImToken

BTC-Relay（以太坊合约实现的比特币SPV节点）：

它是基于以太坊区块链的智能合约，以安全和去中心化的方式将以太坊网络与比特币网络连接起来。 BTC Relay 允许用户通过以太坊的智能合约在以太坊区块链上验证比特币交易。

其使用场景如下：

1. Alice和Bob约定使用BTCSwap合约进行交易，Alice想购买Bob的eth，Bob将自己的eth发送到BTCSwap合约

2. Alice 将比特币发送给 Bob，她希望 BTCSwap 合约知道这件事，以便 BTCSwap 合约释放 Bob 之前的 eth

3. Alice通过比特币交易信息和BTCSwap合约地址调用btcrelay.relayTx()。 btcrelay验证交易通过后，触发BTCSwap合约中的processTransaction方法

4、BTCSwap合约触发后，确认btcrelay地址为合法地址，然后释放Bob的eth，交易完成。

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RSK（砧木）：

它是一个建立在比特币区块链上的智能合约分布式平台。 它的目标是通过将复杂的智能合约实现为侧链来为核心比特币网络增加价值和功能。 RootStock采用“混合”安全模型，既包括PoW机制又包括私有网络模型，以及基于联合门限签名方案的安全联合工作量证明挖矿机制。 它的目标是将复杂的智能合约实现为侧链，为核心比特币网络增加价值和功能。

RootStock是以太坊虚拟机的改进版，它将作为比特币的侧链，使用一种可以兑换成比特币的代币（Root Coin，RTC）作为智能合约的“燃料”。 RootStock 与比特币之间采用双向挂钩机制。

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OMG（白皮书）Hyperledger-Fabric（架构图）跨链原子交易：

开发者创建了一个智能合约，使用脚本实现 DCR 和 LTC 之间的原子跨链交易。 而且，由于比特币的智能合约也使用脚本语言，因此可以在DCR/LTC/BTC之间进行原子跨链交易。 此外比特币的概念，BCC、VTC等币种具有类似的脚本功能，因此这些币种也具有原子跨链交易功能。 然而，像门罗币这样的硬币就是这样做的，所以它不是通用的。

注意这是链上的原子跨链交易。 也就是说，这不依赖于 Lightning 或 Segwit，仅依赖于脚本。

UGChain（双链结构）