Wie werden neue Blöcke in einer Blockchain erstellt?

Bergleute und Validatoren sichern Blockchain-Netzwerke, indem sie Transaktionen überprüfen und neue Blöcke erstellen, indem Sie Mechanismen mit Proof-of-Work- oder Nachweisversuche verwenden, um Konsens und Integrität aufrechtzuerhalten.

Aug 04, 2025 at 09:01 pm

Verständnis der Rolle von Bergleuten und Validatoren

In einem Blockchain-Netzwerk werden neue Blöcke durch einen dezentralen Prozess erstellt, an dem Teilnehmer, die als Miner in Proof-of-Work-Systemen (POW) oder Validatoren in Proof-of-Stake-Systemen (POS) -Systeme bezeichnet werden. Diese Teilnehmer sind dafür verantwortlich, Transaktionen zu überprüfen und sie in Blöcke zu verpacken. In der Arbeitskontrolle konkurrieren Bergleute um die Lösung eines komplexen kryptografischen Puzzles mit Rechenleistung. Der erste Bergmann, der das Puzzle löst, hat das Recht, der Blockchain einen neuen Block hinzuzufügen. Im Beweis für den Beweis werden Validatoren anhand der Menge an Kryptowährung ausgewählt, die sie als Sicherheiten „angeben“, wodurch die Notwendigkeit energieintensiver Berechnungen verringert werden. Der Auswahlverfahren stellt sicher, dass nur vertrauenswürdige Teilnehmer neue Blöcke vorschlagen können.

Transaktionsaggregation und Überprüfung

Bevor ein neuer Block erstellt wird, müssen Transaktionen gesammelt und validiert werden. Knoten über das Netzwerk empfangen anhängige Transaktionen, die aus den Brieftaschen der Benutzer ausgestrahlt werden. Jeder Knoten überprüft die Gültigkeit dieser Transaktionen, indem er bestätigt:

• Der Absender hat ausreichende Mittel.
• Die digitale Signatur ist korrekt.
• Die Transaktion hält sich an Netzwerkregeln.
  Nach der Überprüfung werden Transaktionen in einem Mempool platziert - einem vorübergehenden Haltebereich für unbestätigte Transaktionen. Bergleute oder Validatoren wählen dann eine Gruppe dieser Transaktionen aus, die in den nächsten Block aufgenommen werden. Die Auswahl priorisiert häufig Transaktionen mit höheren Transaktionsgebühren , wodurch eine schnellere Eingliederung angeregt wird.

Bau des Blockheaders

Jeder Block in einer Blockchain enthält zwei Hauptkomponenten: den Blockheader und die Liste der Transaktionen . Der Blockheader enthält kritische Metadaten, die für die Aufrechterhaltung der Integrität und Kontinuität der Kette erforderlich sind. Schlüsselelemente im Header sind:

• Vorheriger Block -Hash : Ein Verweis auf den Hash des jüngsten Blocks, der eine chronologische Verknüpfung gewährleistet.
• Merkle Root : Ein einzelner Hash, der alle Transaktionen im Block darstellt, die durch eine Merkle -Baumstruktur erzeugt wird.
• Zeitstempel : Die Zeit, in der der Block erstellt wurde.
• Nonce : Eine zufällige Zahl, die in POW verwendet wird, um den Hash des Blocks anzupassen.
• Schwierigkeitsziel : In der POW bestimmt dies, wie schwer es ist, den Block abzubauen.
  Das korrekte Erstellen des Headers ist wesentlich, da jede Änderung den Hash des Blocks ändern würde und die gesamte Kette ungültig macht.

Bergbau des Blocks in Proof-of-Work-Systemen

In einem Blockchain wie Bitcoin wird in einem neuen Block eine kryptografische Herausforderung gelöst. Bergleute hasht den Blockheader wiederholt und passen den Nonce -Wert an, bis der resultierende Hash das Schwierigkeitsgrad des Netzwerks erreicht - und erfordert typisch, dass der Hash mit einer bestimmten Anzahl von Nullbits beginnen muss. Dieser Prozess ist rechenintensiv und erfordert erhebliche Hardware -Ressourcen. Sobald ein gültiger Hash gefunden wurde:

• Der Bergmann sendet den neuen Block an das Netzwerk.
• Andere Knoten überprüfen die Lösung und die enthaltenen Transaktionen.
• Wenn Konsens erzielt wird, wird der Block an die Blockchain angehängt.
  Der erfolgreiche Bergmann erhält eine Blockbelohnung (neu geprägte Münzen) und Transaktionsgebühren als Anreize.

Fertigstellung von Blöcken in Proof-of-Stake-Systemen

In Blockchains wie Ethereum nach dem Merge ist die Blockerstellung deterministischer. Validatoren werden durch Algorithmen wie randomisierte Auswahl oder altersbasierte Methoden mit Münzen ausgewählt. Der ausgewählte Validator schlägt einen neuen Block vor:

• Sammeln und Überprüfung von Transaktionen aus dem Mempool.
• Erstellen Sie den Blockheader mit dem richtigen vorherigen Hash und Merkle -Root.
• Unterzeichnung des Blocks mit ihrem privaten Schlüssel, um Authentizität zu beweisen.
  Andere Validatoren bestätigen dann die Gültigkeit des Blocks. Sobald eine Supermajorität zustimmt, wird der Block abgeschlossen und der Kette hinzugefügt. Validatoren, die unehrlich das Risiko eingehen, ihre festgelegten Mittel durch einen Prozess namens Slashing zu verlieren, um die Netzwerksicherheit zu gewährleisten.

Ausbreitung und Konsens im gesamten Netzwerk

Nachdem ein neuer Block erstellt wurde, muss er über das gesamte Netzwerk verbreitet werden. Der Knoten, der den Block erstellt hat, sendet ihn an seine Kollegen, die ihn wiederum an andere weitergeben. Jeder empfangende Knoten führt eine unabhängige Überprüfung durch:

• Überprüfen Sie den Hash des Blocks gegen das Schwierigkeitsgrad (in POW).
• Validierung aller Transaktionssignaturen und Eingaben.
• Sicherstellen, dass der vorherige Block -Hash den neuesten in ihrer Kette entspricht.
  Wenn der Block alle Schecks übergeht, wird er der lokalen Kopie der Blockchain hinzugefügt. Diese Ausbreitung sorgt für einen dezentralen Konsens . In Fällen, in denen zwei gültige Blöcke gleichzeitig erstellt werden (eine Gabel), folgen Knoten der längsten Kettenregel oder der schwersten Kettenregel (in POS), die schließlich auf einer einzelnen Version der Wahrheit konvergieren.

Umgang mit verwaisten und abgestandenen Blöcken

Aufgrund der Netzwerklatenz können mehrere Bergleute das Puzzle nahezu zur gleichen Zeit lösen, was zu temporären Gabeln führt. Blöcke, die nicht in der Hauptkette enthalten sind, werden verwaist (in POW) oder verworfen (in POS). Diese Blöcke sind isoliert gültig, verlieren jedoch die Relevanz, sobald das Netzwerk einer einzelnen Kette zustimmt. Bergleute, die verwaiste Blöcke produzieren, erhalten keine Belohnungen und betonen die Bedeutung der Netzwerksynchronisation. In POS -Systemen minimieren Mechanismen wie Checkpointing und Endgültigkeitsgeräte die Wahrscheinlichkeit solcher Gabeln, indem sie eine schnellere Abschlüsse sicherstellen.

Häufig gestellte Fragen

Was verhindert, dass jemand einen falschen Block erstellt?

Um einen gefälschten Block zu erstellen, müssen Transaktionsdaten oder den Blockheader geändert werden. Dies ändert den Hash des Blocks und macht ihn ungültig. Zusätzlich überprüfen andere Knoten jeden Block. Jede Diskrepanz löst die Ablehnung aus. In der POW erfordert das Umschreiben der Geschichte mehr als 50% der Rechenleistung des Netzwerks. In POS müssen über 66% der festgelegten Token kontrolliert werden, die beide wirtschaftlich unpraktisch sind.

Wie lange dauert es, einen neuen Block zu erstellen?

Die Blockerstellungszeit hängt von der Blockchain ab. Bitcoin zielt auf 10 Minuten pro Block ab und wird durch Schwierigkeitsgrad alle Blöcke 2016 eingestellt. Ethereum zielt 12 Sekunden unter POS ab. Andere Netzwerke wie Litecoin verwenden 2,5 Minuten . Diese Intervalle bilden Sicherheit, Dezentralisierung und Transaktionsdurchsatz aus.

Können mehrere Blöcke gleichzeitig erstellt werden?

Ja, vor allem in POW, aufgrund von Netzwerkverzögerungen. Zwei Bergleute könnten das Puzzle gleichzeitig lösen und konkurrierende Blöcke erstellen. Das Netzwerk behebt dies, wenn der nächste Block zu einer der Ketten hinzugefügt wird. Die Kette mit mehr kumulativeren Arbeiten wird zum Hauptwerk und der andere wird aufgegeben.

Wer entscheidet, welche Transaktionen in einen Block gehen?

Bergleute oder Validatoren sind diskret bei der Auswahl von Transaktionen aus dem Mempool. Sie priorisieren typischerweise Menschen mit höheren Transaktionsgebühren . Sie können jedoch keine ungültigen Transaktionen einbeziehen, da das Netzwerk den gesamten Block ablehnen würde. In einigen Brieftaschen können Benutzer benutzerdefinierte Gebühren festlegen, um die Einschlussgeschwindigkeit zu beeinflussen.