交易与区块

交易（transaction）。交易是指一个用户用比特币向另一个用户进行支付的过程。不过，比特币的交易并非简单的支付货币本身。以交易1为例，假设用户B要向用户C转账1个BTC，交易单中其实包含以下六种信息：一是交易单的ID；二是资金的来源，即交易单0的ID；三是A对资金的签名，以证明是他把1BTC给B的；四是资金的去向，即C的账号（公钥）；五是资金的数额，六是B的签名（即B用自己私钥进行的数字签名），以证明是他自己签发的交易。由于每笔交易单都记录了该笔资金的前一个拥有者、当前拥有者以及后一个拥有者，我们就可以依据交易单实现对资金的全程追溯。这也是比特币的典型特征之一。最后，当每一笔交易完成时，系统都会向全网进行广播，告诉所有用户这笔交易的实施。

转账过程

区块（block）。交易和区块的关系，就如同水和瓶子属于内容和容器的关系。由于每笔交易是相对分散的，为了更好地统计交易，比特币系统创造了区块这一概念。每个区块均包含以下三种要素：一是本区块的ID（散列）；二是若干交易单；三是前一个区块的ID（散列）。比特币系统大约每十分钟创建一个区块其中包含了这段时间里全球范围内发生的所有交易。每个区块中（创世区块除外）也包含了前一个区块的，这种设计使得每个区块都能找到其前一个节点，如此可一直倒推至起始节点，从而形成了一条完整的交易链条。因此，从比特币的诞生之日起，全网就形成一条唯一的主区块链（Blockchain），其中记录了从比特币诞生以来的所有交易记录并以每十分钟新增一个节点的速度无限扩展。这条主区块链在每添加一个节点后，都会向全网广播，从而使得每台参与比特币交易的电脑上都有一份拷贝。在现实世界里每笔非现金交易都由银行系统进行记录，一旦银行计算机网络崩溃所有数据都会遗失。而在互联网世界里，比特币的所有交易记录都保存在全球无数台计算机中，只要全球有一台装有比特币程序的计算机还能工作，这条主区块链就可以被完整地读取。如此髙度分散化的交易信息存储，使得比特币主区块链完全遗失的可能性变得微乎其微。

区块的链式结构

区块的内部结构

目前比特币的区块大小为1兆（M），平均一笔交易会占用大约二百五十字节的空间，所以一个区块平均可以存储4000笔交易信息。目前比特币链上有大约698551个区块（大概每10分钟产生一个）。北京时间2009年1月4日02:15:05，中本聪制作了比特币世界的第一个区块——“创世区块”（ Genesis block），新版本的比特币系统将它设定为0号区块，而旧版本的比特币系统设定它的序号为1。在创世区块里，中本聪留下了自己的一句话: “The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”。财政大臣即将对银行进行第二次救助。这句话是当天泰晤士报的头版新闻标题。

2009年1月3日泰晤士报头版

比特币每个区块大概1M，存储大概4000笔交易，而生成一个区块的时间大概是10分钟，所以每分钟出块4000/10=400个，每秒出块400/60=6.67个。每个区块大概1M，大概容纳4000笔交易，生成一个区块大概是10分钟，因此可以约等于每秒处理交易7次。

参考文献
杨晓晨,张明.比特币:运行原理、典型特征与前景展望[J].金融评论,2014,6(01):38-53+124.
注：本文的主要目的是自己学习而不是科普，因此文中内容大半引用了已经出版的文章，不求原创，只求自己能理解。