Sebuah blok bitcoin memuat beberapa ribu transaksi dan mendekati dua megabyte. Apa yang sebenarnya coba dipecahkan oleh penambang memiliki delapan puluh byte dan bisa ditulis dengan tangan pada satu baris kertas. Semua yang lain masuk ke dalam baris tersebut melalui representasi.
Delapan puluh byte ini adalah header, dan ia memiliki enam bidang. Empat byte versi, yang menunjukkan aturan mana yang diikuti oleh blok tersebut. Tiga puluh dua byte dengan hash dari header sebelumnya, yang membuat rantai menjadi rantai. Tiga puluh dua byte dengan akar merkle, yang merangkum transaksi. Empat byte tanggal dan waktu. Empat byte dengan target kesulitan saat itu. Dan empat byte nonce, angka yang diubah oleh penambang.
Akar merkle layak mendapat perhatian, karena ia yang membuat ribuan transaksi dapat dimuat dalam tiga puluh dua byte. Metode ini berasal dari Ralph Merkle, dipatenkan pada tahun 1979, dan bekerja melalui penggabungan: hash dari setiap transaksi dihitung, hash-hash tersebut digabungkan dua-dua dan hash dari setiap pasangan dihitung, dan diulangi hingga tersisa satu saja. Yang terakhir ini adalah akar. Mengubah satu satoshi pun dalam transaksi mana pun mengubah hash-nya, mengubah hash pasangan, dan terus mengubah semuanya hingga ke akar.
Dari struktur ini muncul keuntungan besar. Untuk membuktikan bahwa sebuah transaksi ada di dalam sebuah blok, tidak perlu memiliki blok tersebut: cukup jalur hash yang naik dari daun itu ke akar. Dalam blok dengan empat ribu transaksi, ada dua belas hash. Itulah mengapa dompet di ponsel dapat mengonfirmasi pembayaran tanpa mengunduh seluruh blockchain.
Sekarang, apa yang dilakukan penambang. Dia menyusun blok, menghitung akar, mengisi header, dan menghitung hash dari delapan puluh byte tersebut. Jika hasilnya lebih kecil dari target, dia menang. Jika tidak, dia mengubah nonce dan mencoba lagi. Setiap percobaan adalah taruhan independen, dan tidak ada jalan pintas — ini adalah unidireksionalitas fungsi hash yang sama, sekarang digunakan sebagai undian.
Namun, empat byte nonce memberikan sedikit lebih dari empat miliar kemungkinan, dan mesin modern menghabiskannya dalam sepersekian detik. Ketika habis, penambang perlu mengubah sesuatu yang lain dari header untuk mendapatkan undian baru. Dia menyesuaikan tanggal beberapa detik, dan terutama mengubah transaksi pertama dari blok, yang membayar hadiah kepada dirinya sendiri: setiap perubahan di sana mengubah hash-nya, mengubah akar merkle dan memberikan empat miliar percobaan baru.
Transaksi pertama ini istimewa dalam cara lain. Ia tidak memiliki input, karena menciptakan koin dari ketiadaan sesuai dengan aturan emisi, dan juga mengumpulkan semua biaya dari blok tersebut. Dan ia memiliki bidang bebas, di mana penambang menulis apa pun yang dia inginkan — di sanalah Satoshi meninggalkan tajuk berita di blok genesis, dan di sanalah penambang besar menandatangani blok yang mereka hasilkan hingga hari ini.
Apa yang tidak bisa diubah oleh penambang adalah hash dari blok sebelumnya. Itu sudah ada, datang siap, dan mengikat blok baru ke ujung rantai yang tepat. Mengubah satu transaksi dari blok lama akan mengubah akar dari blok tersebut, mengubah hash dari header-nya, dan blok berikutnya akan menunjuk ke tempat yang tidak ada — bersama dengan semua yang datang setelahnya.
Perhatikan keseimbangan ini: menemukan nonce memerlukan jumlah energi yang sangat besar, dan memeriksa hasilnya hanya memerlukan satu perhitungan. Setiap node, pada komputer biasa, dapat menghitung ulang hash dari delapan puluh byte tersebut dalam mikrodetik dan mengetahui apakah pekerjaan telah dilakukan. Asimetri ini — mahal untuk diproduksi, murah untuk diverifikasi — yang menopang seluruh jaringan.
Masih perlu menjelaskan target, bidang empat byte yang menentukan seberapa kecil hash harus. Ia berubah sendiri, setiap 2.016 blok, dan inilah yang menjaga jam jaringan berdetak setiap sepuluh menit terlepas dari berapa banyak mesin yang terhubung. Pada pelajaran berikutnya, kesulitan.