ブロックチェーンのトランザクションはどのように検証されていますか？検証プロセスにはどのくらい時間がかかりますか？

Blockchain Technologyは、そのコアでは、多数のコンピューター全体でトランザクションを記録し、暗号化手段を通じて透明性とセキュリティを確保する分散型台帳システムです。ブロックチェーン内のトランザクションの検証は、ネットワーク全体の完全性と信頼性を維持する重要なプロセスです。この記事では、ブロックチェーンのトランザクションがどのように検証されているか、およびこの検証プロセスが発生するのに通常かかる時間の複雑さを掘り下げています。

ブロックチェーントランザクションの検証を理解する

ブロックチェーンでのトランザクションの検証は、基本的にブロックチェーンネットワークに参加しているコンピューターであるノードのネットワークによって促進されます。各ノードは、ブロックチェーンのコピーを維持し、協調して、元帳に追加される前に新しいトランザクションを検証します。このプロセスには、いくつかの重要なステップが含まれます。

• トランザクションの開始：ユーザーは、ブロックチェーンネットワークに送信してトランザクションを開始します。
• トランザクション放送：トランザクションは、ネットワーク内のすべてのノードにブロードキャストされます。
• ノードによる検証：各ノードは、トランザクションを検証して、有効であることを確認します。これには、デジタル署名、送信者の残高を確認し、トランザクションがブロックチェーンのルールに準拠することを保証することが含まれます。
• ブロックに含める：検証されると、トランザクションは他のトランザクションとともにブロックにグループ化されます。
• コンセンサスメカニズム：ブロックは、ブロックチェーンによって異なるコンセンサスメカニズムにさらされます。人気のあるメカニズムには、仕事の証明（POW）とステークの証明（POOS）が含まれます。
• ブロックの追加：コンセンサスに到達すると、ブロックがブロックチェーンに追加され、トランザクションは検証されたと見なされます。

仕事の証明（POW）と取引の検証

Bitcoinなどの仕事の証明を使用するブロックチェーンでは、鉱夫は複雑な数学的パズルを解決するために競います。パズルを解決した最初のマイナーは、ブロックチェーンに新しいトランザクションブロックを追加し、暗号通貨で報われます。ここでの検証プロセスには次のものが含まれます。

• トランザクションの確認：鉱夫は、提案されたブロックのトランザクションを確認します。
• パズル解決：鉱夫は暗号化パズルを解決しようとしますが、これには重要な計算能力が必要です。
• ブロック検証：マイナーがパズルを解決すると、ブロックは他のノードによる検証のためにネットワークにブロードキャストされます。
• コンセンサス：ノードの大部分がブロックが有効であることに同意した場合、ブロックチェーンに追加されます。

POWシステムでトランザクションが検証されるまでにかかる時間は大きく異なります。平均して、約10分ごとにBitcoinブロックチェーンに新しいブロックが追加されます。ただし、ネットワークの輻輳と必要な確認の数に応じて、トランザクションが確認される実際の時間は長くなる可能性があります。

ステークの証明（POS）とトランザクションの検証

対照的に、Ethereum 2.0などの株式証明を使用するブロックチェーンは、保持しているコインの数に基づいてバリデーターを選択し、担保として「ステーク」したいと考えています。 POSの検証プロセスには次のものが含まれます。

• バリデーターの選択：バリデーターは、彼らのステークに基づいて選択されます。
• トランザクション検証：選択したバリーターは、提案されたブロックのトランザクションを検証します。
• ブロック作成：バリデーターは新しいブロックを作成し、ネットワークに提案します。
• コンセンサス：他のバリデーターはブロックをチェックし、それが有効であることに同意した場合、ブロックチェーンに追加されます。

POSシステムの検証時間は、POWシステムよりも速くなる場合があります。たとえば、Ethereum 2.0は、Bitcoinの10分間のブロック時間よりも大幅に高速で、数分から数分でトランザクションを処理することを目的としています。

その他のコンセンサスメカニズムと検証への影響

POWとPOSを超えて、委任された株式証明（DPO）や実用的なビザンチン断層許容度（PBFT）などの他のコンセンサスメカニズムも、トランザクションの検証時間に影響します。 EOSのようなブロックチェーンで使用されるDPOは、ユーザーがトランザクションの検証を担当する少数の代表者に投票することができます。これにより、多くの場合数秒以内に非常に速いトランザクション検証時間が発生する可能性があります。

一部のエンタープライズブロックチェーンで使用されているPBFTでは、トランザクションの有効性に同意するためにノードの3分の2の過半数が必要です。これにより、ネットワークのサイズと構成に応じて、通常は数秒から分の範囲で検証時間が速くなります。

検証時間に影響する要因

いくつかの要因は、トランザクションがブロックチェーンで検証されるまでの時間に影響を与える可能性があります。

• ネットワークの混雑：大量のトランザクションは、検証の遅延につながる可能性があります。
• 取引手数料：高額の料金は、鉱夫またはバリデーターに取引を優先するように奨励し、より速い検証につながる可能性があります。
• ブロックチェーンサイズ：ブロックチェーンが大きいほど、処理する必要があるデータが増加するため、トランザクションの処理と検証に時間がかかる場合があります。
• コンセンサスメカニズム：コンセンサスメカニズムの選択は、トランザクション検証の速度に直接影響します。

トランザクション検証時間の実際の例

より明確な理解を提供するために、さまざまなブロックチェーンでのトランザクション検証時間のいくつかの実際の例を見てみましょう。

• Bitcoin（pow） ：トランザクションは通常、ブロックに含まれるまでに約10分かかりますが、より高いセキュリティのために、ユーザーは多くの場合、 1時間以上かかる可能性のある複数の確認を待ちます。
• Ethereum（POW、POSへの移行） ：POSへの移行の前に、Ethereum Transactionsはブロックに含まれるのに約15秒かかりましたが、完全な確認には数分かかります。
• Ethereum 2.0（POS） ：移行後、Ethereumは、数秒から数分でトランザクションを検証することを目指しています。
• EOS（DPOS） ：EOSのトランザクションは通常、数秒以内に検証されます。

よくある質問

Q：トランザクションの検証時間はユーザーの影響を受けることができますか？

A：はい、ユーザーはトランザクション料金を調整することで検証時間に影響を与えることができます。より高い料金は、鉱夫またはバリデーターにトランザクションを優先し、より速い検証につながる可能性があります。

Q：トランザクションが検証されていない場合はどうなりますか？

A：トランザクションが検証されていない場合、ブロックチェーンに追加されません。トランザクションは保留中の状態のままであり、検証の別の試みのためにネットワークに再放送される場合があります。

Q：検証時間の短縮に関連するリスクはありますか？

A：検証時間が短縮されると、ノードが不正な取引を検出および拒否する時間が短くなる可能性があるため、セキュリティの減少につながる場合があります。ただし、これは特定のブロックチェーンとそのコンセンサスメカニズムに大きく依存します。

Q：確認の数は、トランザクションのセキュリティにどのように影響しますか？

A：一般に、より多くの確認がトランザクションのセキュリティを高めます。各確認によりチェーンに別のブロックが追加されるため、攻撃者がトランザクションを変更することがより困難になります。たとえば、Bitcoinでは、6つの確認を伴うトランザクションが非常に安全であると考えられています。