ブロックはどのようにリンクされていますか？

ブロックチェーンの構造を理解する

ブロックチェーンは、一連のブロックで構成される分散型デジタル元帳で、それぞれにトランザクションのリストが含まれています。これらのブロックの接続方法により、データの整合性と不変性が保証されます。各ブロックには、ブロックヘッダー、トランザクションのリスト、および前のブロックへの参照など、必須コンポーネントが含まれています。ブロックヘッダーには、タイムスタンプ、ノンセ、マークルルート、前のブロックハッシュなどのメタデータが含まれています。前のブロックハッシュは、前のブロックの暗号化指紋であり、チェーンのリンクのバックボーンを形成します。このハッシュは、暗号化ハッシュ関数、通常はBitcoinの場合のSHA-256を使用して生成されます。

ブロックリンクにおける暗号化ハッシュの役割

暗号化のハッシュは、ブロックが安全にリンクされる方法の基礎です。すべてのブロックは、コンテンツに固有の固定長文字列を生成するハッシュプロセスを受ける。新しいブロックが作成されると、独自のヘッダー内の直前のブロックのハッシュが含まれます。これにより、各ブロックが後方に向かっている親子関係が作成されます。誰かが以前のブロックでトランザクションを変更しようとすると、そのブロックのハッシュが変更され、元のハッシュに依存するすべての後続のブロックを無効にします。これにより、攻撃者は、確立されたブロックチェーンで計算的に実行不可能なすべての次のブロックを再浸透させます。鎖の不変性は、暗号化によって駆動されるこのチェーンメカニズムから直接茎を生成します。

Genesisブロックがチェーンを開始する方法

ブロックチェーンの最初のブロックは、 Genesisブロックとして知られています。他のブロックとは異なり、以前のデータがないため、以前のブロックを参照しません。以前のブロックハッシュフィールドは、通常、ゼロまたは事前定義された定数に設定されます。 Genesisブロックは、ブロックチェーンを使用するアプリケーションのソフトウェアにハードコードされています。たとえば、Bitcoinでは、2009年1月3日に中本atによって作成された創世記ブロックが作成され、「The Times 03/1月/2009年銀行の首相が銀行の2回目の救済策」を含んでいます。このブロックは、他のすべてのブロックが拡張されるアンカーポイントとして機能します。その後のすべてのブロックは、その系統をこの不変の出発点にたどり、チェーン全体の連続性と信頼性を強化します。

新しいブロックを追加する段階的なプロセス

• 新しいトランザクションがネットワークにブロードキャストされ、ノードによって収集され、未確認のトランザクションのMempool （メモリプール）に収集されます。
• マイナーは、Mempoolからトランザクションを選択し、それらを候補ブロックにコンパイルします。
• マイナーは、ブロックヘッダーに含まれる単一のハッシュが残るまで、トランザクションのペアをハッシュすることにより、マークルルートを計算します。
• マイナーは、ブロックチェーンの最新ブロックのハッシュを取得し、新しいブロックのヘッダーに挿入します。
• マイナーは、ワークの証明プロセスを開始し、ブロックのハッシュがネットワークの難易度のターゲットを満たすまでノンセを調整します。
• 有効なハッシュが見つかると、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、前のブロックハッシュの正しさを確認するなど、ブロックの妥当性を確認します。
• 検証時に、ノードはブロックチェーンのコピーに新しいブロックを追加し、チェーンを拡張します。

このプロセスにより、新しいブロックがそれぞれ前のものに暗号化されていることを保証し、壊れていないシーケンスを形成します。

ブロックリンケージとチェーンの完全性の検証

ネットワーク内のノードは、ブロック間のリンケージを確認することにより、ブロックチェーンの整合性を継続的に検証します。ノードが新しいブロックを受信すると、いくつかのチェックが実行されます。新しいブロックの前のブロックハッシュが、ローカルチェーンの最後のブロックの実際のハッシュと一致することを確認します。また、新しいブロックのハッシュを再計算して、難易度要件を満たしていることを確認します。さらに、ノードはブロック内のすべてのトランザクションを検証し、マークルルートをチェックします。これらのチェックのいずれかが失敗した場合、ブロックは拒否されます。この分散検証プロセスは、改ざんを防ぎ、ネットワーク全体のコンセンサスを保証します。最も蓄積された仕事の証明を備えた最長の有効なチェーンは、元帳の真のバージョンとして受け入れられています。

ハンドリングチェーンの分割と孤児ブロック

時折、2人の鉱山労働者がほぼ同時に仕事の証明パズルを解決し、2つの有効なブロックが放送されることがあります。これにより、ネットワークのさまざまな部分が最新のブロックを受け入れる一時的なチェーンスプリットが作成されます。各ノードは、最初に受け取ったブロック上に構築され続けます。次のブロックが枝の1つでマイニングされると、ネクタイは解決されます。より累積的な作業を備えたブランチがメインチェーンになり、もう1つが放棄されます。短いチェーンのブロックは、孤児または古いブロックになります。メインチェーンに含まれていないこれらのブロックのトランザクションは、再処理のためにMempoolに返されます。最長のチェーンルールへの依存により、ネットワークが単一の合意された履歴に収束することが保証されます。

よくある質問

ブロックは以前のブロックを複数参照できますか？いいえ、標準のブロックチェーンの各ブロックは、前のブロックハッシュフィールドを介して正確に1つの前のブロックを参照します。これにより、線形の時系列シーケンスが作成されます。指示された非環式グラフ（DAG）のような一部の代替構造は、BitcoinやEthereumなどの従来のブロックチェーンをブロックごとに単一の後方リンクを維持していますが、複数の親の参照が許可されています。

前のブロックハッシュが正しくない場合はどうなりますか？ブロックが誤った前のブロックハッシュを含む場合、ノードは検証中にそれを拒否します。ブロックは、既存の元帳との連続性を証明できないため、チェーンに追加されません。この保護は、詐欺的または不整合されたブロックの挿入を防ぎます。

ブロックリンケージメカニズムはすべての暗号通貨で同じですか？ほとんどの暗号通貨は、同様のハッシュベースのチェーンメカニズムを使用していますが、詳細はさまざまです。たとえば、EthereumはKeccak-256をハッシュ関数として使用しますが、一部のブロックチェーンは、前のブロックを参照するという基本的なアイデアは一貫しているものの、ブロックの提案と検証の方法を変える可能性があります。

ノードは、どのブロックが最新かをどのように把握していますか？ノードは、最も蓄積された仕事の証明（またはPOSシステムでのステーク）を備えた最長の有効なチェーンに従うことにより、最新のブロックを識別します。彼らはピアから継続的に更新を受け取り、地元のコピーを更新して、チェーンを最大の難易度の合計と一致させ、ネットワーク全体の同期を確保します。