Wie werden Transaktionen auf einer Blockchain überprüft?

Verständnis der Rolle von Knoten bei der Transaktionsprüfung

In einem Blockchain -Netzwerk sind Knoten grundlegende Komponenten, die für die Aufrechterhaltung der Integrität und Sicherheit des Systems verantwortlich sind. Jeder Knoten speichert eine Kopie des gesamten Blockchain -Hauptbuchs und nimmt an der Validierung von Transaktionen teil. Wenn ein Benutzer eine Transaktion initiiert-wie das Senden von Kryptowährung von einer Brieftasche an eine andere-, wird die Transaktion an das Peer-to-Peer-Netzwerk von Knoten gesendet. Jeder Knoten, der die Transaktion empfängt, überprüft seine Gültigkeit auf der Grundlage vordefinierter Konsensregeln. Zu diesen Überprüfungen gehört die Überprüfung, ob der Absender ausreichend ausgleichen, um sicherzustellen, dass die digitale Signatur korrekt ist, und zu bestätigen, dass die Transaktion noch nicht ausgegeben wurde (zur Verhinderung von Doppelausgaben).

Wenn die Transaktion diese anfänglichen Überprüfungen durchführt, wird sie zu einem Pool unbestätigter Transaktionen hinzugefügt, die als Mempool bezeichnet werden. In diesem Stadium ist die Transaktion noch nicht Teil der Blockchain. Der Knoten schließt die Transaktion nicht ab, sondern hält sie für Bergleute oder Validatoren, die in den nächsten Block aufgenommen werden. Diese dezentrale Überprüfung durch mehrere Knoten stellt sicher, dass kein einzelnes Unternehmen den Validierungsprozess kontrolliert und die vertrauenslose Natur der Blockchain -Technologie verstärkt.

Bergleute und der Prozess der Blockerstellung

Nach einer Transaktion in das Mempool übernehmen Bergleute (in Blockchains von Proof-of-Works wie Bitcoin) die Führung bei der Organisation und Bestätigung von Transaktionen. Bergleute sammeln eine Gruppe anstehender Transaktionen aus dem Mempool und versuchen, sie in einen neuen Block zu bündeln. Dazu müssen sie ein rechenintensives kryptografisches Puzzle lösen, das als Arbeitsnachweis bekannt ist. Dieser Prozess erfordert erhebliche Rechenleistung und Energie und wirkt sich als Abschreckung gegen böswillige Akteure.

Ziel ist es, einen Hash -Wert für den Block zu finden, der dem aktuellen Schwierigkeitsgrad des Netzwerks entspricht. Sobald ein gültiger Hash gefunden wurde, überträgt der Miner den neu erstellten Block an das Netzwerk. Andere Knoten überprüfen dann unabhängig den Inhalt des Blocks, einschließlich jeder Transaktion und der Richtigkeit des Arbeitsnachweises. Wenn alles überprüft wird, wird der Block der Blockchain hinzugefügt, und die darin enthaltenen Transaktionen werden als bestätigt angesehen. Der Bergmann, der das Rätsel löste, wird mit neu geprägten Kryptowährung und Transaktionsgebühren belohnt.

Validatoren in Proof-of-Stake-Systemen

In Blockchains wie Ethereum 2.0 (POS) von Proof-of-Stake (POS) wird die Transaktionsüberprüfung von Validatoren anstelle von Bergleuten behandelt. Validatoren werden ausgewählt, um neue Blöcke zu erstellen, die auf der Menge an Kryptowährung basieren, die sie als Sicherheiten und andere Faktoren wie die Stakeldauer „einräumen“. Um teilzunehmen, muss ein Benutzer eine bestimmte Anzahl von Münzen - 32 ETH in Ethereums Fall - als Kaution einsperren.

Wenn ein Validator ausgewählt ist, schlagen er einen neuen Block vor, der verifizierte Transaktionen enthält. Andere Validatoren bestätigen dann die Gültigkeit des vorgeschlagenen Blocks durch einen Abstimmungsmechanismus. Sobald eine Supermajorität zustimmt, wird der Block der Blockchain hinzugefügt. Wenn ein Validator versucht, betrügerische Transaktionen zu validieren, riskieren er, einen Teil oder alle seine festgelegten Mittel durch einen Prozess namens Slashing zu verlieren. Dieser wirtschaftliche Anreiz stellt die Interessen der Validatoren mit der Sicherheit des Netzwerks aus.

Validatoren führen kontinuierlich spezielle Software durch und pflegen eine Online -Präsenz, um das Netzwerk zu überwachen. Ihre Rolle ist entscheidend dafür, dass nur legitime Transaktionen bestätigt werden und sie mit Transaktionsgebühren belohnt und Belohnungen für ihren Dienst abgeben.

Digitale Signaturen und kryptografische Sicherheit

Jede Blockchain -Transaktion wird unter Verwendung einer asymmetrischen Kryptographie befestigt. Wenn ein Benutzer Mittel sendet, unterschreiben er die Transaktion mit seinem privaten Schlüssel , einer geheimen Zeichenfolge, die ihnen nur bekannt ist. Diese Signatur beweist das Eigentum an den Fonds, ohne den Schlüssel selbst zu enthüllen. Knoten überprüfen die Signatur mit dem entsprechenden öffentlichen Schlüssel des Absenders, der aus dem privaten Schlüssel abgeleitet und auf der Blockchain sichtbar ist.

Der Überprüfungsprozess stellt sicher, dass nur der rechtmäßige Besitzer seine Kryptowährung ausgeben kann. Sogar eine geringfügige Änderung der Transaktionsdaten macht die Signatur ungültig, wodurch manipulationen sofort erkennbar sind. Diese kryptografische Grundlage macht Blockchain -Transaktionen unabzusteuern und sicher, sobald dies bestätigt wurde. Ohne eine gültige digitale Signatur kann keine Transaktion über das Mempool hinausgehen.

Konsensmechanismen und Endgültigkeit

Damit eine Transaktion vollständig überprüft werden kann, muss das Blockchain -Netzwerk einen Konsens erzielen - ein Zustand, in dem die Mehrheit der Knoten auf die Gültigkeit und Reihenfolge der Transaktionen einverstanden ist. In Systemen mit Proof-of-Work-Systemen wird ein Konsens erzielt, wenn nachfolgende Blöcke auf dem Block mit der Transaktion aufgebaut sind. Jeder zusätzliche Block erhöht die Bestätigungsanzahl der Transaktion und macht die Umkehrung exponentiell schwieriger.

In Proof-of-Stake-Systemen wird die Endgültigkeit durch Mechanismen wie Endgültigkeitsgeräte (z. B. Casper FFG in Ethereum) erreicht, bei denen Kontrollpunkte von Validatoren abgestimmt werden. Sobald ein Kontrollpunkt abgeschlossen ist, gelten die Transaktionen bis zu diesem Zeitpunkt als irreversibel. Unterschiedliche Blockchains haben unterschiedliche Bestätigungsanforderungen; Beispielsweise werden sechs Bestätigungen in Bitcoin häufig als sicher angesehen, während Ethereum aufgrund schnellerer Blockzeiten weniger benötigt.

Konsens stellt sicher, dass alle Teilnehmer eine konsistente Sicht auf das Hauptbuch haben. Es verhindert, dass Gabeln bestehen bleiben und die chronologische Integrität der Blockchain beibehalten. Ohne Konsens könnten widersprüchliche Versionen des Hauptbuchs bestehen, was das Vertrauen in das System untergräbt.

Transaktionslebenszyklus von der Einweihung zur Bestätigung

• Ein Benutzer erstellt eine Transaktion mit seiner Brieftaschensoftware und gibt den Empfänger, den Betrag und die Gebühr an.
• Die Brieftasche signiert die Transaktion mit dem privaten Schlüssel des Absenders.
• Die signierte Transaktion wird an das Netzwerk übertragen und von mehreren Knoten empfangen.
• Knoten validieren die Syntax-, Signatur- und Eingangsverfügbarkeit der Transaktion.
• Gültige Transaktionen werden im Mempool platziert.
• Bergleute oder Validatoren wählen Transaktionen aus dem Mempool aus und priorisieren diejenigen mit höheren Gebühren.
• Die ausgewählten Transaktionen sind in einem Kandidatenblock enthalten.
• Der Block erfährt den Konsensprozess - entweder der Arbeitsnachweis oder der Beweis für den Einsatz.
• Nach einer erfolgreichen Validierung durch das Netzwerk wird der Block an die Blockchain angehängt.
• Die Transaktion erhält ihre erste Bestätigung und erhält zusätzliche Bestätigungen bei jedem neuen Block.

Dieser Lebenszyklus stellt sicher, dass Transaktionen transparent, sicher und gegen Zensur oder Manipulation resistent sind.

Häufig gestellte Fragen

Kann eine Transaktion nach Bestätigung umgekehrt werden? Nein, sobald eine Transaktion bestätigt und in die Blockchain eingebettet ist, wird sie unveränderlich . Umkehrung erfordert es, alle nachfolgenden Blöcke zu ändern und die Kontrolle über den Großteil der rechnerischen oder stakken Leistung des Netzwerks zu erlangen, was in sicheren, dezentralen Netzwerken praktisch nicht realisierbar ist.

Was passiert, wenn zwei Bergleute gleichzeitig einen gültigen Block finden? Dies schafft eine temporäre Gabel in der Blockchain. Knoten akzeptieren den ersten Block, den sie erhalten, und bauen weiter darauf auf. Schließlich wird die Kette mit mehr kumulativeren Arbeiten (in POW) oder Greater Validator (in POS) zur akzeptierten Version. Der andere Block wird verwaist und Transaktionen in IT kehren zum Mempool zurück, wenn sie nicht anderswo eingeschlossen sind.

Wie lange dauert es, bis eine Transaktion überprüft wird? Die Überprüfungszeit hängt von der Blockchain ab. Bitcoin durchschnittlich 10 Minuten pro Block , während Ethereum alle 12–14 Sekunden verarbeitet. Hohe Netzwerke oder niedrige Transaktionsgebühren können die Bestätigung verzögern, wenn Transaktionen im Mempool warten.

Sind alle Transaktionen auf der Blockchain öffentlich? Ja, alle bestätigten Transaktionen sind auf der Blockchain öffentlich sichtbar . Während Brieftaschenadressen pseudonym sind, kann ausgefeilte Analysen manchmal Adressen mit realen Identitäten verknüpfen, insbesondere bei der Interaktion mit regulierten Börsen.