以太坊是一个热门的区块链平台。很多人都对其核心的区块内部结构充满好奇。因为这个区块内部结构既是整个以太坊平台的基础系统，又与数据的安全以及不可篡改息息相关。接下来，我们将深入剖析以太坊区块的内部结构。

区块概念解析

在区块链里，区块是非常核心的概念，就像账本中的一页。它把交易以及关键数据保存下来，像前一个哈希等这些数据。这样就保障了区块链网络的数据具备不可变性和安全性。因为每个区块都会依次存储一个前哈希，所以数据几乎很难被逆转和篡改，进而极大地提升了区块链的可靠性。

区块创建机制

矿工找到特定值（nonce）之后，新区块就会产生。当下，以太坊的共识算法是工作量证明（Proof - of - Work），不过正在朝着权益证明（Proof - of - Stake）的方向发展变化。权益证明能够依据矿工所拥有的资金数量，来更加迅速地进行区块的挖掘工作，进而切实有效地提高了挖矿的效率。

存储关键数据

 前区块哈希
存储在前一区块中的区块哈希。 交易哈希根
交易哈希的根节点。 收据根哈希
收据哈希的根节点。 状态根哈希
全局状态的根节点。 时间戳
表示挖矿结束时间的 Unix 时间戳。 难度
难度是一个值，表示找到哈希的难度。 Nonce
Nonce 是一个仅可使用一次的数字。在密码学中，Nonce 是一个随机选择的一次性代码，用于安全地传输密码并防止重放攻击。 Gas 限制
为区块设置的 Gas 限制。 Gas 使用量
区块中所有交易使用的 Gas总和。 额外数据
用于存储额外数据的可选和免费的字段。 数字
区块计数的数字。数字按顺序递增。0 是创世块。

以太坊会存储诸多重要数据，像前区块的哈希，以及基于 trie 的根哈希、时间戳和难度等。在这些数据里面，有三种类型的哈希根，分别是交易的哈希根、收据的哈希根和全局状态的哈希根。并且，每一种哈希根都是由以太坊特有的 Trie 生成出来的。如果想要对 Trie 有深入的了解，那么可以去参考“以太坊状态 Trie 架构详解”。

Nonce的作用

在密码学领域，Nonce 是一种具有随机性且仅使用一次的代码。它的主要作用包括保障密码能够安全传输，以及防范重放攻击。以太坊具备两种 Nonce，其中一种是用于工作量证明的（在 Block 方面）Nonce，另一种是用于账户（在交易方面）的 Nonce。在区块之中，用于工作量证明的 Nonce 只是在挖矿过程中起到一个没有实际意义的数字作用。而在交易中，Nonce 则表示账户创建交易的先后顺序。

Gas限制规则

区块的 Gas 限制指的是一个区块中被允许使用的最大 Gas 量。它的作用在于决定按照 Gas 总和能够在区块中存储多少交易。比如，若区块的 Gas 限制为 100，且存在 Gas 限制分别为 50、50 和 10 的交易，那么区块就只能存储前两个交易。当需要存储最后一个交易的时候，以太坊会出现报错情况，报错内容为“交易超出区块 Gas 限制”。

叔块奖励机制

挖矿时，有时会有两个不同的矿工同时生成同一个区块。最终，只有一个区块会被纳入到区块链中。而比特币中的孤块与之不同，以太坊会给叔块给予奖励。这样做可以中和因网络延迟而带来的影响，还能降低大型矿工的中心化程度，让区块链网络变得更加公平且稳定。

注意：以太坊有两种类型的 Gas 限制：交易 Gas 限制和区块 Gas 限制。交易 Gas 限制是交易中的一种数据，限制了发送方愿意为交易支付的 ETH 数量。如果你想了解更多交易 Gas 的详细信息，请参阅“以太坊交易结构详解”。

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