ブロックチェーンでのトランザクションを検証および検証するのは誰ですか？

ブロックチェーンネットワークにおけるノードの役割を理解する

ブロックチェーンネットワークでは、ノードはトランザクションの検証と検証のバックボーンです。完全なノードを実行するネットワークのすべての参加者は、ブロックチェーン台帳の完全なコピーを維持します。これらのノードは、ネットワーク全体でトランザクションを受信、検証、および中継する責任があります。ユーザーがトランザクションを開始すると、近くのノードにブロードキャストされます。各ノードは、デジタル署名の検証、送信者の十分なバランスの保証、トランザクション形式が有効であることを確認するなど、事前定義されたルールのセットに対してトランザクションをチェックします。これらのチェックに合格した後にのみ、「検証」され、新しいブロックに含める資格があると見なされるトランザクションがあります。

• ノードが暗号化の署名を検証して、送信者の秘密鍵の所有権を確認します。
• 既存のブロックチェーン状態を参照することにより、 2倍の支出をチェックします。
• これにより、トランザクションがネットワークのコンセンサスルールを順守します。

これらのチェックのいずれかが失敗した場合、ノードはトランザクションを拒否し、さらに伝播しません。この分散化された検証プロセスにより、単一のエンティティが検証プロセスを制御しないことを保証し、ブロックチェーンシステムの信頼のない性質を強化します。

ワークの証明システムにおける鉱夫の機能

Bitcoinのような仕事の証明（POW）ブロックチェーンでは、マイナーはトランザクション検証において重要な役割を果たします。ノードがトランザクションを確認した後、それらは候補ブロックにグループ化されます。その後、鉱山労働者は、計算集中的な暗号化パズルを解決するために競争します。パズルを解決した最初のマイナーは、新しいブロックをネットワークにブロードキャストします。他のノードは、ブロックの完全性を確認します。これには、その中のすべてのトランザクションが有効であること、およびパズルのソリューションがネットワークの難易度ターゲットを満たしていることを確認します。

• 鉱山労働者は、 Mempool （メモリプール）から取引を収集します。
• 彼らはブロックを構築し、ターゲットの下にハッシュを生成する有効な非CEを見つけようとします。
• 見つかったら、ブロックは他のノードによって検証のためにネットワークに送信されます。

成功したマイナーは、インセンティブとしてブロック報酬と取引手数料を受け取ります。このプロセスは、ネットワークを保護するだけでなく、有効なトランザクションのみがブロックチェーンに追加されることを保証します。鉱山労働者間の分散型競争により、悪意のある俳優が元帳を簡単に操作することができません。

証明のブロックチェーンのバリデーター

Ethereum 2.0などのProof-of-Stake（POS）システムでは、鉱夫の役割はバリデーターに置き換えられます。パズルを解く代わりに、バリデーターは、担保として「賭け」の暗号通貨の量に基づいて新しいブロックを提案し、証明するために選択されます。バリデーターになるには、ユーザーはスマートコントラクトに最小限のコイン（32 ETH）をスマート契約に入金する必要があります。次に、ネットワークはバリッタをランダムに選択してブロックを作成し、他のブロックを確認します。

• バリデーターは、検証済みのトランザクションを含む新しいブロックを提案します。
• 他のバリデーターは、提案されたブロックの有効性を証明しています。
• 検証者の超大多数がブロックの正当性に同意する場合、コンセンサスが達成されます。

無効なトランザクションを検証しようとするなど、バリデーターが不正に行動する場合、彼らはスラッシングと呼ばれるプロセスを通じて、彼らの杭の一部またはすべての資金を失う危険があります。この経済的妨害は、正直な行動を保証します。バリデーターには、取引手数料と新しく鋳造されたコインが報われ、その利益をネットワークセキュリティに合わせます。

トランザクション最終性におけるコンセンサスアルゴリズムの役割

コンセンサスアルゴリズムは、ブロックチェーンネットワークのすべての参加者が元帳の状態に同意するようにするプロトコルです。 POW、POS、または委任されたプルーフオブステーク（DPO）または実用的なビザンチンフォールトトレランス（PBFT）などのその他のバリアントであろうと、各アルゴリズムは、トランザクションの検証方法と最終化の方法を定義します。これらのメカニズムは、フォークを防ぎ、トランザクションが確認されると、ネットワークの共謀を圧倒することなく逆転できないことを保証します。

• POWでは、最長のチェーンルールがブロックチェーンの有効なバージョンを決定します。
• POSでは、Casper FFGのような最終ガジェットは、十分な証明の後、不可逆的であるとブロックします。
• DPOSでは、選出された代表者は、トークン保有者に代わってトランザクションを検証します。

各ノードは、コンセンサスルールに従うことを独立して確認します。たとえば、Ethereumでは、アクティブなバリデーターの3分の2がそれを証明したときにブロックが完成したと見なされ、その後のチェックポイントがそれを確認します。この多層検証により、トランザクションの最終性が保証され、2倍の支出攻撃から保護されます。

一部のブロックチェーンでのスマートコントラクトが検証を自動化する方法

Ethereumなどのプラットフォームでは、スマートコントラクトは、アプリケーションレベルで特定のルールを実施することにより、トランザクション検証に役割を果たすことができます。基礎となるブロックチェーンは基本的なトランザクション（署名、残高など）を検証しますが、スマートコントラクトは追加のロジックを実行します。たとえば、分散型Exchange（DEX）契約は、取引を実行する前にユーザーがトークン支出を承認したかどうかを検証する場合があります。

• ユーザーは、トランザクションデータを使用したスマートコントラクトで関数を呼び出します。
• 契約は、手当制限や時間ロックなどの内部条件をチェックします。
• 条件が満たされた場合、契約はその状態を更新します。それ以外の場合は、トランザクションを元に戻します。

この検証層は、ベースブロックチェーン検証後に発生します。実行は透明で不変であるため、すべてのノードが同じコードを実行して同じ結果に到達します。これにより、ネットワーク全体の一貫性が保証され、複雑な分散アプリケーションが安全に動作するようになります。

パブリック、プライベート、コンソーシアムのブロックチェーンの違い

検証を担当するエンティティは、ブロックチェーンの種類によって大きく異なります。 BitcoinやEthereumなどのパブリックブロックチェーンでは、誰でもノード、マイナー、またはバリデーターとして参加できます。このオープンアクセスは地方分権化を保証しますが、詐欺を防ぐために堅牢なコンセンサスメカニズムが必要です。

プライベートブロックチェーンでは、単一の組織がトランザクションを検証できる人を制御します。検証は通常、事前に承認されたノードによって実行され、コンセンサスはPaxosやRaftなどのより単純なアルゴリズムを使用する場合があります。より速く、このモデルは地方分権化を犠牲にします。

コンソーシアムブロックチェーンは、組織のグループによって管理されています。たとえば、銀行のグループは、各メンバーが検証型ノードを実行するブロックチェーンを共同で運営する場合があります。取引検証には、コンソーシアムメンバー間の合意が必要であり、管理と信頼のバランスが取れます。

• パブリック：Pow/Posによって保護されているすべてに開かれています。
• プライベート：1つのエンティティによって制御され、より速いが一元化されています。
• コンソーシアム：共有コントロール、半分散。

各モデルは、誰がトランザクションを検証できるか、どのルール、セキュリティ、速度、透明性に影響を与えるかを決定します。

よくある質問

単一のノードが検証された後、トランザクションを変更できますか？いいえ。トランザクションがブロックに含まれ、ネットワークによって確認されると、それを変更すると、その後のすべてのブロックを変更し、ネットワークの計算能力（POW）またはステーク（POS）の大部分の制御を獲得する必要があります。

2つのノードが同じトランザクションを異なる方法で検証するとどうなりますか？ノードは厳格なコンセンサスルールに従います。ノードが無効なトランザクションを検証しようとする場合、他のノードはブロックを拒否します。ネットワークは、合意されたルールに従うブロックチェーンのバージョンに収束し、無効なチェーンを破棄します。

すべてのノードはすべてのトランザクションを検証する必要がありますか？はい、完全なノードネットワークでは、すべてのノードがすべてのトランザクションとブロックを個別に検証します。この冗長性により、セキュリティが保証され、悪意のあるアクターが無効なデータを導入するのを防ぎます。

軽量クライアント（SPVウォレット）は、完全な検証なしでトランザクションをどのように検証しますか？ SPVウォレットは、検証のために完全なノードに依存しています。ブロックヘッダーのみをダウンロードし、マークルプルーフを使用して、すべてのデータを処理せずにネットワークのコンセンサスを信頼して、ブロックにトランザクションが存在することを確認します。