Candidate block
在挖矿过程中，每个矿工都会从他们的内存池中收集交易到一个候选区块中。然后，他们会反复对该区块进行哈希运算，以试图获得一个低于目标值的区块哈希。
如果矿工能够获得低于目标值的区块哈希，他们的候选区块就可以被添加到区块链上。
然后，他们会将这个“已开采”的候选区块广播给网络上的其他节点，每个节点都将对其进行验证并将其添加到自己的区块链中。
换句话说，候选区块代表要添加到区块链上的下一个交易区块。
示例¶
当前的候选区块长什么样？
根据我的本地节点，当前的候选区块如下所示：
区块头 
¶
| Version | 0x20000000 |
| Previous Block | 000000000000000000005af9d7cca01756b552b02e5f5fac6422864439807264 |
| Merkle Root | 349eb7d418b9962eca5b279cf2c458e89d6fabde2e927be9cbc63d0ba291a560 |
| Time | 03 Jul 2026, 10:13:01 |
| Bits | 17021a42 |
| Nonce | 0 |
交易¶
显示交易
- 我并没有积极尝试去开采这个区块。 如果我正在开采，我会调整区块头中的 Nonce，以试图获得低于当前目标值的区块哈希。
- 我也没有在这个候选区块中放入我自己的 Coinbase 交易，所以即使我开采了它，它也是无效的。这个示例只是为了向你展示当前候选区块的样子。
- 如果 Merkle Root 改变了，你就知道区块中的交易已经改变了。
- 候选区块底部较低手续费的交易更有可能发生变化。
构建¶
如何构建候选区块？
构建候选区块有三个基本步骤：
1. 选择交易¶
第一步是从内存池中选择交易，你想把这些交易包含在你的候选区块中。
矿工通常会用手续费最高的交易填充他们的候选区块，以最大化他们可以从区块奖励中索取的金额。
2. 构建 Coinbase 交易¶
Coinbase 交易是区块中的第一笔交易，矿工用它来索取区块奖励。
在选择交易之后构建 Coinbase 交易的原因是，它需要包含一个见证根哈希，该哈希是根据区块中已包含的交易计算出来的。
3. 构建区块头¶
区块头是总结区块内所有数据的小量元数据。这是矿工在尝试挖掘候选区块时将对其进行哈希运算的内容。
区块头包含六个不同的字段（version、previous block、merkle root、time、bits、nonce），但以下这两个最为相关：
- Previous Block: 此字段用于指定候选区块将构建在其之上的现有区块。矿工总是希望构建在区块链的顶端之上，因为只有当他们开采的区块最终成为最长链的一部分时，他们才能索取区块奖励。
- Merkle Root: Merkle Root 是区块中包含的所有交易的指纹。这重要，因为这意味着如果不更改指纹就无法更改区块的内容。所以，这就是为什么我们在为候选区块选择交易之后才构建区块头的原因。
区块头
随机示例
区块:
区块头 (Hex)
0 bytes
区块头 (Fields)
Version
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Previous Block: Merkle Root Time
0d
Bits Nonce
0d
+1
区块哈希
这是十六进制区块头的 HASH256。它也是以反向字节序排列的，因为区块浏览器就是这样显示区块哈希的。
0 secs
到此，候选区块的构建就完成了。
从这里开始，矿工现在可以开始致力于挖矿候选区块，以试图将其添加到区块链中。
要求¶
候选区块有哪些要求？
候选区块有一些基本要求：
1. Coinbase 交易¶
候选区块中的第一笔交易必须是 Coinbase 交易。
这笔交易由矿工放入区块中以索取区块奖励。
这意味着所有区块将始终包含至少一笔交易。
2. 有效交易¶
矿工在其候选区块中包含的所有交易必须有效。
例如，每笔交易只能花费已经存在的硬币。
如果矿工开采了一个包含无效交易的区块并将其广播到网络，所有的节点都会拒绝它，并且他们开采该区块的所有努力都将付诸东流。
3. 交易父项¶
交易的父项必须始终在子交易之前出现。
例如，如果一个交易的祖先目前在内存池中，这些祖先必须被包含在候选区块中它的上方。
每个节点自顶向下验证区块中的交易，因此如果你在子项之后包含父项，那么该子交易看起来就像是在花费尚不存在的输出（因此将是无效的）。
4. 大小限制¶
区块的最大大小为 4,000,000 重量单位。
因此，你在候选区块中包含 the 交易（包括区块头的大小和交易数量）必须在此大小限制之内。
区块大小限制可以在 consensus.h 中找到。
5. 签名操作¶
一个区块最多限制为 80,000 个签名检查操作。因此，你在候选区块中包含的交易必须在此限制之内。
这是因为签名验证非常耗时，因此该限制可防止矿工创建验证速度异常缓慢的区块。
签名检查操作由 Script Opcode 执行，例如：OP_CHECKSIG, OP_CHECKMULTISIG, OP_CHECKSIGVERIFY, OP_CHECKMULTISIGVERIFY
- 签名操作限制也可以在 consensus.h 中找到。
- Segregated Witness: 类似于旧版交易中的字节乘以 4 来计算其等效重量一样，旧版交易中的签名操作计数也乘以 4。因此，当单个
OP_CHECKSIG在 Witness 字段中时算作 1 个签名操作（符合预期），而当它在 ScriptSig 中时实际上算作 4 个签名操作（参见 validation.cpp）。
交易选择¶
矿工如何为其候选区块选择交易？
矿工可以用他们喜欢的来自内存池的任何交易来填充他们的候选区块。
然而，矿工通常会寻找可用手续费最高的交易来填充他们的候选区块，以最大化他们可以从区块奖励中索取的金额。
祖先费率¶
矿工在选择交易时必须遵循一条重要规则：
只有在先包含交易的所有父项的情况下，才能在区块中包含该交易。
因此，如果内存池交易具有祖先，矿工将计算祖先费率，以算出与没有祖先的其他交易相比，是否值得包含该交易。
当内存池中有祖先时，选择最佳交易组合的过程是复杂的，而在最大化手续费方面获得“完美”区块的唯一方法是尝试所有可能的组合。因此，大多数矿工都会尽力构建包含高额手续费交易的区块，而不会每次都浪费时间尝试计算“完美”的区块。
空区块¶
为什么矿工会挖掘没有交易的空区块？
你有时会发现区块链中出现只有一笔交易的“空区块”。
例如，区块 828,012 不包含任何交易（除了所需的 Coinbase 交易），而其上方和下方的区块都充满了交易：
| 高度 | 区块哈希 | 交易数 | 大小 | 平均费率 AFR | 时间 (UTC) |
|---|---|---|---|---|---|
| 828,015 828,015 | 00000000000000000000a9c619c4af8c09f10c11a8262bcde576450e45a126ca | 3,142 | 1.00/1.00 vMB | 31 | 2024年1月29日, 21:54 |
| 828,014 828,014 | 000000000000000000015b4c953a7636418316bee66575d79edf407a3f9640ae | 5,222 | 1.00/1.00 vMB | 30 | 2024年1月29日, 21:48 |
| 828,013 828,013 | 000000000000000000023cbbedc89f62a4e38db462bb45b5214d12f0f85f1972 | 4,385 | 1.00/1.00 vMB | 33 | 2024年1月29日, 21:44 |
| 828,012 828,012 | 00000000000000000003eb119d2115448bea2d14e18bf19c00020dd23fee79cb | 1 | 0.00/1.00 vMB | 0 | 2024年1月29日, 21:41 |
| 828,011 828,011 | 0000000000000000000300773e6ec30fbed5d49a07568114c5824c7f89401fc9 | 5,639 | 1.00/1.00 vMB | 29 | 2024年1月29日, 21:33 |
| 828,010 828,010 | 000000000000000000004cdc62634f083ec10dffc7bb4777c792d67c0aefbf8b | 3,881 | 1.00/1.00 vMB | 29 | 2024年1月29日, 21:32 |
| 828,009 828,009 | 00000000000000000000ce872172185086c9c6cfbedd0e78e90b6d0a7bd93f07 | 2,557 | 1.00/1.00 vMB | 38 | 2024年1月29日, 21:31 |
这是因为矿工在从内存池中选择交易的同时，通常会开始挖掘空候选区块。
因为如前所述，矿工需要一段时间来计算最佳的交易组合，以最大化他们可以索取的手续费金额。因此，与其在计算要包含哪些交易时什么都不做，他们会立即开始尝试先开采一个空区块。
因此，矿工有时会碰巧走运，在他们着手处理已经填满交易的候选区块之前，就开采了他们的空区块。
这并不经常发生，但这解释了为什么你有时会在区块链中看到“空区块”。
虽然矿工通过开采空区块会错失索取交易手续费的机会，但在此期间开始开采空区块以争取索取区块补贴的机会对他们来说更有利可图。
命令¶
bitcoin-cli getblocktemplate [template_request]¶
返回来自你节点内存池的交易，你可以使用这些交易来构建候选区块。
烦人的是，你还必须提供一个复杂的数组来指定你想要的区块模板类型（参见 BIP22）。这通常是我所使用的：bitcoin-cli getblocktemplate '{"rules": ["segwit"]}'
在开始挖矿之前，你需要根据这个区块模板手动构建区块头。例如，你需要构建自己的 Coinbase 交易，以及计算 Merkle Root。所以它更像是一个“起点”，但它确实为你完成了从内存池中选择用于最大化所索取手续费的交易的最佳组合这一繁重工作。
备注¶
- 没有一个所有矿工都在其上工作的“单一”候选区块。 每个矿工都从他们自己的内存池中选择交易，因此虽然通常有很大的重叠，但候选区块之间通常存在微小的差异。所以，如果你看到你的交易当前正处于候选区块中，这并不能保证它会被包含在下一个区块中（尽管很可能会）。