block.md

区块模型

---

概述

区块（Block）是 WES 系统中交易的容器，通过 Merkle 树组织交易，并包含共识相关信息。

核心职责：

• 组织和打包交易
• 提供交易存在性证明
• 维护链的连续性

---

区块结构

基本结构

Block
├── Header           # 区块头
│   ├── Version      # 版本号
│   ├── Height       # 区块高度
│   ├── PrevHash     # 前一区块哈希
│   ├── MerkleRoot   # Merkle 根
│   ├── StateRoot    # 状态根
│   ├── Timestamp    # 时间戳
│   ├── Difficulty   # 难度目标
│   └── Nonce        # PoW 随机数
└── Body             # 区块体
    └── Transactions # 交易列表

区块头

区块头包含区块的元信息，用于快速验证和链接。

关键字段：

• PrevHash：链接前一区块，形成区块链
• MerkleRoot：交易的 Merkle 根，用于验证交易存在性
• StateRoot：执行后的状态根，用于状态验证
• Nonce：PoW 计算的随机数

区块体

区块体包含实际的交易数据。

---

Merkle 树

结构

        MerkleRoot
           /\
          /  \
         /    \
      H(AB)   H(CD)
       /\       /\
      /  \     /  \
    H(A) H(B) H(C) H(D)
      |    |    |    |
     TxA  TxB  TxC  TxD

用途

• 交易存在性证明：证明某交易在区块中
• 轻客户端验证：无需下载完整区块
• 数据完整性：任何交易变更都会改变 MerkleRoot

轻客户端视角

交易摘要承诺：

• 区块头中的 MerkleRoot 是对区块体交易集合 Txs = [T_0, …, T_{k-1}] 的摘要承诺
• 给定交易及 Merkle 证明，可验证该交易是否属于本区块

状态摘要承诺：

• 区块头中的 StateRoot 是对执行后全局状态 Σ_k 的摘要承诺
• 从 Σ_parent 按 Txs 顺序得到 Σ_k 后，StateRoot 必须与 commit(Σ_k) 一致

轻客户端验证能力：

• 轻客户端可只依赖区块头与相关证明：
  • 验证某交易是否包含在某区块（通过 Merkle 证明）
  • 验证某状态是否属于某区块执行后的全局状态（通过状态证明）
• 无需下载完整区块体，即可验证交易存在性与状态正确性

摘要承诺关系示意：

graph TB
    subgraph "区块 N"
        H[Header<br/>交易摘要和状态摘要]
        Txs[Body<br/>有序交易列表]
    end

    StateBefore[父块后的全局状态] -->|顺序应用交易| StateAfter[本块后的全局状态]

    Txs -->|构建交易承诺| TxCommit[交易摘要<br/>MerkleRoot]
    StateAfter -->|状态承诺函数| StateCommit[状态摘要<br/>StateRoot]

    H --> TxCommit
    H --> StateCommit

Loading

协议层定义：区块协议定义单个区块的结构与有效性条件，摘要承诺用于支持轻客户端验证。详见 _dev/01-协议规范-specs/03-区块与链协议-block-and-chain/BLOCK_PROTOCOL_SPEC.md §3.4、§5。

---

区块生命周期

sequenceDiagram
    participant Miner as 矿工
    participant Consensus as 共识
    participant Chain as 链
    participant Storage as 存储
    
    Miner->>Miner: 构建候选区块
    Miner->>Miner: 执行 PoW
    Miner->>Consensus: 提交候选区块
    Consensus->>Consensus: XOR 距离选择
    Consensus->>Chain: 确认区块
    Chain->>Chain: 验证区块
    Chain->>Storage: 持久化

Loading

状态转换

Created → Proposed → Validated → Confirmed → Finalized
    ↓         ↓          ↓
  Invalid   Orphan    Rejected

---

区块验证

头验证

• 版本号有效
• 前一区块存在
• 时间戳合理
• 难度目标正确
• PoW 有效

体验证

• 交易格式正确
• 交易验证通过
• MerkleRoot 正确
• StateRoot 正确

---

难度调整

WES 采用动态难度调整算法：

• 目标出块时间：可配置（默认 10s）
• 调整周期：每 N 个区块调整一次
• 调整范围：限制单次调整幅度

---

配置说明

参数	类型	默认值	说明
block_interval	duration	10s	目标出块间隔
max_block_size	int	10MB	最大区块大小
max_tx_per_block	int	10000	每区块最大交易数
difficulty_adjustment_interval	int	100	难度调整间隔

---

相关文档

• 交易模型 - 交易结构
• 链模型 - 链管理
• PoW+XOR 共识 - 共识机制

内部设计文档

• _dev/01-协议规范-specs/03-区块与链协议-block-and-chain/ - 区块协议规范