以太坊作为全球第二大区块链平台,其核心价值在于构建了一个去中心化的、可编程的全球计算机，而这一切的基础，都依赖于其精心设计的“区块”结构，每一个区块都像一页账本，记录着特定时间内的网络活动，并通过密码学方法与前一个区块紧密相连，形成不可篡改的“区块链”，理解以太坊区块的结构，是深入把握其工作原理、共识机制和安全性的关键，本文将详细拆解以太坊区块的各个组成部分，揭示其内在逻辑。
以太坊区块的结构并非一成不变,随着以太坊从工作量证明（PoW）向权益证明（PoS）的“合并”（The Merge）升级，区块内部的一些字段和侧重点也发生了变化，但总体而言，一个典型的以太坊区块（尤其是合并后）主要由以下几个核心部分构成：
区块头（Block Header）—— 区块的“身份证”与“
区块头是区块的核心,它包含了用于标识和验证区块的所有关键元数据，体积相对较小，但信息量巨大，主要包括以下字段：
- parentHash（父区块哈希）：这是当前区块的“前一个”区块的哈希值，它确保了区块之间按照时间顺序和逻辑顺序紧密链接，形成链条，任何对父区块的篡改都会导致其哈希值改变，从而使后续子区块的验证失败。
- ommersHash（叔块哈希，或称Uncle Hash）：在PoW时代，这个字段用于处理“叔块”（Uncle Block），叔块是因为网络延迟等原因，未能及时被主链纳入，但其工作量被承认的有效区块，引入叔块机制可以增加区块链的安全性，减少孤块率，并给予矿工更多奖励，在PoS时代，叔块的概念已不再适用，此字段可能保留为特定值或被赋予新的含义，但其重要性已显著降低。
- beneficiary（接收者地址，或称Coinbase地址）：在PoW时代，这是成功打包区块并获得区块奖励和交易费的矿工地址，在PoS时代，则是指验证者（Validator）的地址，他们将获得出块奖励和交易费。
- stateRoot（状态根）：这是整个以太坊世界状态（World State）的哈希值，世界状态包含了所有账户的余额、合约代码、存储内容等所有信息，状态根是某个特定时间点（即该区块被创建时）这些信息的唯一、紧凑的表示，验证区块时，可以通过重新计算状态根并与区块中的stateRoot比对，来快速验证世界状态的一致性。
- transactionsRoot（交易根）：这是该区块中包含的所有交易的Merkle树的根哈希值，通过Merkle树，可以高效地证明某笔交易是否包含在某个区块中，同时保证交易列表的完整性和不可篡改性。
- receiptsRoot（收据根）：这是该区块中所有交易执行后产生的收据（Receipt）的Merkle树的根哈希值，收据记录了交易执行的结果，例如是否成功、消耗的Gas、日志（Log）输出等，这对于智能合约的交互和事件监听至关重要。
- logsBloom（布隆过滤器）：这是一个用于快速过滤日志的数据结构，如果用户想查询某个地址在某个区块范围内是否产生了特定主题的日志，可以通过布隆过滤器快速判断该日志是否存在，而不需要遍历所有交易收据，大大提高了查询效率。
- number（区块号）：区块的序号，从创世区块（Genesis Block）的0开始递增，唯一标识一个区块的位置。
- gasLimit（Gas限制）：该区块中所有交易消耗的Gas总量不能超过这个值，这是为了防止区块过大，影响网络节点的同步和交易处理速度，确保网络的稳定性和安全性。
- gasUsed（已用Gas）：该区块中所有交易实际消耗的Gas总量。
- timestamp（时间戳）：区块创建时的Unix时间戳，用于确保区块的时间顺序。
- difficulty（难度，PoW时代）：在PoW时代，这个字段用于调整挖矿难度，确保区块的平均出块时间维持在目标值（如约12-15秒），在PoS时代，此字段已被移除或替换。
- mixHash（混合哈希，PoW时代）：在PoW时代，与nonce一起用于证明矿工完成了足够的工作量（挖矿），在PoS时代，此字段已被移除或替换。
- nonce（随机数，PoW时代）：矿工为了寻找满足难度条件的哈希值而不断尝试的数值，在PoS时代，此字段已被移除或替换。
- extraData（额外数据）：一个可变长度的字段，允许矿工/验证者存储一些额外的自定义信息，通常用于存储一些标识信息或预留字段。
- proposerSlashingHeader（提议者 slashing 头，PoS时代新增）：在PoS机制下，如果验证者试图进行双重签名等恶意行为，这个字段可以用于记录相关信息，以便后续的惩罚（slashing）。
- withdrawals（提款，PoS时代新增）：在“上海升级”后引入，用于记录从验证者余额中提取ETH到提款地址的信息。
交易列表（Transactions List）—— 区块的“货物清单”
区块头之后是实际包含的交易数据列表,每一笔交易都是用户发起的、对以太坊状态的操作指令，交易通常包含以下要素：
- 发送者地址（Sender Address）
- 接收者地址（Recipient Address，可为合约地址）
- 值（Value，即转账的ETH数量）
- 数据（Data，通常用于智能合约交互）
- Gas Limit（该交易愿意消耗的最大Gas量）
- Gas Price（该交易愿意支付的Gas单价，或为EIP-1559后的maxFeePerGas等）
- Nonce（发送者的交易序号，防止重放攻击）
- 签名（Signature，确保交易的真实性和不可否认性）
区块中的交易按照它们被验证者（或矿工）打包的顺序排列，这些交易共同改变了以太坊的世界状态。
Ommers/Uncles List（叔块列表，PoW时代）—— 区块的“兄弟区块”
在PoW时代,除了主链上的区块外，还可能包含一些“叔块”，叔块列表就是这些叔块的头信息列表，叔块的产生是由于网络延迟，导致多个矿工几乎同时挖出区块，但只有最快被网络接受的区块成为主链的一部分，其他有效的“竞争”区块则可能作为叔块被纳入后续区块，这有助于：
- 提高区块链的安全性,减少算力浪费。
- 给予小矿工更多获得奖励的机会,促进网络去中心化。
在PoS时代,由于出块机制由验证者轮流出块，不再存在类似PoW的算力竞争，叔块的概念已不再适用，因此此列表通常为空。
以太坊区块的结构是一个精妙的密码学设计,区块头通过哈希指针、Merkle树等机制，确保了区块的完整性、不可篡改性以及高效验证；交易列表则是区块的核心内容，承载着网络的实际经济活动和智能合约逻辑；而叔块列表（在PoW时代）则是对主链机制的有益补充，理解了区块的结构，我们就能更好地理解以太坊如何通过一个个区块的累积，构建出一个安全、透明、可编程的分布式账本，支撑起庞大的DeFi、NFT、DAO等生态系统，随着以太坊的持续演进，其区块结构也可能在未来进一步的升级和优化，但其核心设计理念——去中心化、安全性和可扩展性——将始终不变。