什么是比特币空区块？比特币空区块是怎么产生的？为什么会产生比特币空区块呢？比特币空区块有什么作用？比特币空区块是威胁吗？
比特币网路中的「空区块」是一种仅包含矿工奖励（coinbase）的特殊区块，该区块并未纳入任何用户交易。这种现象虽然看似浪费资源，但背后是矿工在挖矿效率与收入稳定性之间的机会成本之选择。
下面，本站小编将给大家带来关于空区块的形成机制、对比特币网路的影响，以及如何透过技术与协议的改进，减少空区块对网路效率与用户体验的影响。有需要的朋友一起看看吧！
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引言
有时，你可能会注意到，一个新生成的比特币区块中只有一笔交易-那就是coinbase 交易（这里说的不是那家交易所），目前这笔交易会为矿工带来3.125 比特币的奖励。（矿工收益会随着「比特币减半」有所减少）
但为什么这样的区块会出现？这是不是某种对比特币网路的攻击？
事实上，一个完全空的区块出现在比特币网路已经不是第一次（像是在区块高度 776,339 和 857116 都曾发生过）！这个区块虽然被成功上传到比特币区块链，但它并未包含任何用户交易。
「空区块」到底是什么？它是比特币网路的故障，还是某种必然现象？在本文中，我们将深入探讨空区块的形成原因、其对网路的影响，以及潜在的应对策略。
图、空区块示例（高度 857116）（资料来源：https://mempool.space/zh/block/000000000000000000020a41a1d234191d5f86a051cfc105000a5163f6a58b82）注：常用的比特币浏览器：mempool.com、blockchain.com、blockchair.com、blockcypher.com
矿工挖矿流程
新区块的传播与验证：当有矿工成功发现新区块时，该区块会被广播到整个网络，并分发到所有矿池其他矿工需对新区块进行验证，像是检查工作量证明（Proof of Work）是否正确以及区块中的交易是否有效更新记忆池（mempool）：矿工会从记忆池中剔除已被确认的交易，留下未被确认的交易建立候选区块：矿工根据记忆池中的未确认交易，建立一个候选区块，并引用前一区块的哈希值，添加剩余的交易候选区块中必须包含一笔 coinbase 交易，作为矿工挖掘成功后的奖励来源构建区块头：矿工为候选区块构建区块头（header），内容包含前一区块的哈希值、时间戳、目标难度和随机数（nonce）计算哈希值：矿工消耗大量运算资源，以不断更新区块头中的随机数（nonce），计算区块头的哈希值，目的是找到一个小于当前网络目标值的哈希广播新区块：一旦找到符合要求的哈希值，矿工立即将新区块广播至网络，供其他节点进行验证获得奖励：如果新区块被网络接受，矿工将获得区块补贴（coinbase 奖励）和该区块中交易的手续费收入。在某些情况下，为了降低网络延迟的影响，矿工可能会快速生成仅包含 coinbase 交易的空白候选区块，这种空区块能有效锁定奖励，但无法处理其他交易。 （下段会详细说明何为空区块）
矿池是如何与矿工协作的
比特币（Bitcoin）网络的挖矿是一种通过暴力计算符合条件的哈希值来实现工作量证明（Proof of Work，PoW）的过程，其难度如今已经变得很高。就拿上述的 825999 区块举例，该区块产出当时的全网难度约为 73.20 T。这是什么概念呢？如果一个矿工拥有一个 1Ghash/s 效率的计算设备（这比常规的家用显卡效率快得多），那么他需要约 3638791736 天（99693 个世纪！）才能成功挖掘到一个区块。这几乎是不可能独立完成的。
因此我们有了矿池。矿池按照特定的分配方式（如，按工作量以及最近收益的移动平均值）为参与计算的矿工按照所贡献的算力分配挖矿所获得的收益（与此同时，矿池自己也会获得分成）。为了计算一个区块的目标哈希值，矿工必须首先从矿池获得区块中包含的交易信息等内容后，再通过调整区块中的随机数（nonce）等值，尝试计算出符合目标要求的哈希值。区块中包含的交易数量可能很多（从区块链浏览器来看的话，一个区块中可以容纳 4,000 笔交易，有时候还要更多），因此典型上来讲，矿池可能需要几秒中的时间才能将这些编排的交易内容（矿工待解的谜题）整理并发送给矿工（其中还有网络传输时间以及网络延迟）。
什么是空区块
加密货币挖矿其实是一个计算打包的过程，矿工们首先需要进行算力竞争，谁先解出区块难题谁就先获得了记账权，获得记账权的矿工需要把用户广播出来的交易信息打包到这个区块中，随后放到区块链上传递下去。
而如果矿工获得记账权后，并不在区块中打包交易信息，我们就将其称作为空块。空块上不包含交易信息，只是矿工利用它来获得区块奖励。这种情况下，由于不包含交易，所以也无法获得相应的交易矿工费/Gas费奖励，因此矿工只能获得最基础的爆块奖励。
孤块是什么
在区块链网络中，由于区块在网络中传输和广播是需要一定的时间，如果两个矿工几乎同时发现了同样高度的块，那么就会出现竞争关系。最终稍微晚一点诞生的区块虽然也是正常运算产生的，但由于最长链原则，这个稍晚一些的区块将无法成为主链的一部分，在比特币网络中，我们把这些挖得稍晚的区块叫孤块，是需要完全抛弃掉的，挖到孤块的矿工也无法得到相应的区块奖励。
孤块率越高将意味着挖到的无效区块越多，收入也会随之降低。因此如何降低孤块率成为矿池和矿工们会去思考的问题，例如ViaBTC微比特矿池通过自行研发的比特币客户端，对比特币网络广播和传输过程进行了技术优化，使得矿工能够更快地发现和广播比特币新的区块，降低了矿工挖矿的孤块率，保障矿工收益。
叔块是什么
在以太坊中，也有孤块这一现象的出现。但是由于以太坊的出块时间比较短，为了防止矿池算力过大控制挖矿过程，同时避免算力的浪费，如果主链中的区块愿意接受这些稍晚产生的孤块，那么它就可以成为叔块，被包容进接受它的主链区块中，而这部分挖出叔块的矿工也能获得相应的叔块奖励。
叔块机制的目的是为了更好地保护以太坊网络的安全。相较于比特币，以太坊的出块时间要短很多，这样很有可能会出现临时分叉，在这种情况下，孤块的大量存在会容易导致以太坊的主链可能不是最重的那条链，最终影响到主链的安全性，因此加入将孤块变成叔块的机制其实是一种更安全的行为。
这些挖出了包容叔块的区块的矿工能够获得相应的叔块引用奖励，大约为1/32的基础挖矿奖励。当然叔块的产生也会有一些限制，叔块必须是区块的前2层-7层的区块的直接子块，并且随着间隔越大，叔块奖励会越少，比如是前2层区块的子块也就是间隔1层可以获得7/8的挖矿基础奖励，间隔两层可以获得6/8，以此类推。
总体来看，对于矿工而言，空块的诞生会导致矿工费/Gas费的减少，孤块率过高也就是无效计算过多将直接导致收入减少，叔块引用将获得一定的额外的叔块引用奖励。所以矿工在接入算力时，最好应该考虑一些孤块率更低的矿池，从而更好地保障自己的挖矿收入。
空区块的形成
空区块的概念
在比特币区块链中，每个区块通常包含多笔交易，这些交易不仅为网路增加价值，还支持比特币作为支付处理系统的功能。然而，空区块（也被称为「单交易区块」）只包含矿工的 coinbase 奖励，并未纳入其他交易，因此也放弃了额外的交易手续费收入。
为了鼓励矿工尽快开采区块，矿池会在新区块被定位后立即向矿工提供一个空白的区块模板（以减少挖掘下一个区块所需的时间，从而最大限度地提高硬体的哈希效率。），让他们可以迅速开始下一轮挖矿（即使此时尚未收到新的交易数据）。在矿池给完区块模板和写入交易的过渡期间（通常只有一到两秒），矿工可能会「运气极好」，利用这个空模板成功挖出一个新区块，从而形成空区块。
值得注意的是，空区块并不会对比特币网路造成威胁。即使区块中没有用户交易，coinbase 奖励仍会被生成，这不仅激励矿工参与挖矿，还确保比特币的供应逐步接近其 2,100 万枚的上限。
空区块内的资讯
空区块虽然没有包含用户交易，但仍然记录了一些资讯：
区块头：区块的基本资讯，例如版本号、前一区块的哈希值、时间戳Coinbase 交易：唯一包含的交易，即矿工的奖励交易该交易为矿工分配挖掘区块的奖励默克尔树根（Merkle Root）：即使区块中没有其他交易，coinbase 交易仍会生成一个默克尔树根，用于证明交易数据的完整性区块大小与重量：虽然空区块的数据量较小，但仍有大小记录矿工地址（若有标记）：某些矿工会在 coinbase 交易中嵌入自己的识别信息，例如矿池名称或地址区块高度：区块链中该区块的位置（例如第 871732 区块）Nonce 值：矿工找到的随机数，用于解开工作量证明的数学难题（Proof of Work 的解答）
图、空区块示例（高度 871732）（资料来源：https://btc.tokenview.io/cn/block/871732?_gl=1%2aww3zil%2a_ga%2aMzc0NDE4MTQxLjE3MzQwNzIyMTQ.%2a_ga_0RCPHZPZ TE%2aMTczNDA3MjIxMy4xLjEuMTczNDA3MjI2My4wLjAuMA.._ga=2.29097727.291129773.1734072214-374418141.1734072214）
为什么矿工创建空区块?
当矿工在上一个区块生成后没多久，矿池会在新区块被定位后立即向矿工提供一个空白的区块模板（通常时间落在几秒内）时。此时，矿工面临两种选择：要么立即生成一个空区块以获得有保证的区块补贴（例如3.125 比特币），要么花时间排序交易以增加手续费收入，但冒着在完成之前被其他矿工抢先挖出该区块的风险。
这是矿工对「机会成本」的考量，若矿工花过多时间处理交易，而其他矿工率先完成该区块，则不仅无法获得交易手续费，连基本的区块补贴也会损失。相较之下，若生成空区块，虽然放弃了额外的手续费收入，但可以稳定地锁定补贴。