ブロックチェーンにトランザクションがどのように追加されますか？

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、コンピューターのネットワーク全体でトランザクションを記録する分散型の分散型台帳です。チェーン内の各ブロックには、トランザクションのリスト、タイムスタンプ、および暗号化ハッシュを介した前のブロックへの参照が含まれています。ブロックチェーンの完全性と年代順は、これらのハッシュを使用して維持されます。新しいトランザクションが発生した場合、すぐにブロックチェーンに追加されません。代わりに、永続的に記録される前に、検証とコンセンサスプロセスを経る必要があります。トランザクションが追加されるメカニズムは、作業証明（POW）やステークの証明（POS）など、使用されるコンセンサスアルゴリズムによって異なりますが、一般的なフローはほとんどのブロックチェーンネットワークで一貫しています。

トランザクションの開始と伝播

ユーザーが暗号通貨トランザクションを開始すると、秘密キーで署名し、ネットワークにブロードキャストします。この取引には、送信者の住所、受信者の住所、金額、取引料などの詳細が含まれます。放送すると、取引はMempoolとして知られる未確認のトランザクションのプールに入ります。ネットワーク上のノードは、トランザクションを受信して検証して、基本的な基準を満たしていることを確認します。デジタル署名、十分な資金、および2倍の支出はありません。マイナーまたはバリデーターが新しいブロックに含めるためにそれらを選択するまで、有効なトランザクションはメンバーに残ります。無効なトランザクションは破棄され、さらに伝播されません。

鉱夫またはバリデーターによるブロック形成

Bitcoinのような作業システムの証明では、鉱夫は複雑な暗号化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鉱山労働者は、次のブロックを作成する権利を獲得します。このマイナーは、メモリからの一連の取引を選択し、通常、より高い取引手数料を持つ人々に優先順位を付けて利益を最大化します。選択したトランザクションは、候補ブロックにコンパイルされます。ブロックヘッダーには、前のブロックのハッシュ、マークルルート（ブロック内のすべてのトランザクションの暗号化要約）、および非CE（マイニングプロセスで使用される乱数）が含まれます。イーサリアム後の登録のようなステークシステムの証明では、有効な人が杭やその他の要因の量に基づいて選択されます。これらのバリデーターは、それらをマイニングする代わりに新しいブロックを提案し、証明します。

• Mempoolからトランザクションを選択します
• 各トランザクションのデジタル署名と入力を確認します
• マークルツリーを構築し、マークルルートを計算します
• 前のブロックのハッシュとノンセでブロックヘッダーを組み立てる
• マイニングプロセス（POW）を開始するか、選択（POS）を待ちます

コンセンサスとブロック検証

マイナーまたはバリデーターが新しいブロックを作成すると、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。他のノードは、すべてのトランザクションが合法であり、ブロックサイズが制限内にあることを確認することにより、ブロックの有効性を確認し、作業の証明（またはステーク）が正しく適用されます。作業証明では、ノードが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していることを確認します。ステークの証明では、ノードはバリーターが適切に選択され、証明が有効であることを確認します。ブロックがすべてのチェックを渡すと、ノードはブロックチェーンのコピーに追加し、それに応じて設定されているUTXO（アンペントトランザクション出力）を更新します。このプロセスにより、すべての参加者が元帳の状態に同意し、分散型コンセンサスを維持することが保証されます。

最終性と不変性

ブロックチェーンにブロックが追加された後、その中のトランザクションが確認されていると見なされます。ただし、最終性- トランザクションを逆転させることができないという保証 - は、その上に後続のブロックの数に依存します。 Bitcoinでは、6つの確認（深さ6ブロック）が安全であると見なされることがよくあります。追加のブロックごとに、チェーンを変更するために必要な計算努力が増加し、履歴を書き直すことは事実上不可能になります。ブロックチェーンの不変性は、暗号化によって強制されます。トランザクションを変更すると、ブロックのハッシュが変更され、チェーンが破壊され、次のすべてのブロックが無効になります。このセキュリティモデルは、中央当局を必要とせずにシステムへの信頼を保証します。

トランザクション処理におけるインセンティブの役割

鉱夫とバリデーターは、ブロックの報酬と取引手数料を通じて参加するように奨励されています。 Bitcoinでは、ブロック報酬は、成功した鉱夫に与えられた新たに造られたBTCの固定量であり、約4年ごとに半分になります。取引手数料は、ユーザーが取引に優先順位を付けるために支払われます。 POSシステムのバリデーターは、新しく発行されたトークンと料金の形で同様の報酬を受け取ります。これらのインセンティブは、ネットワーク参加者の利益をブロックチェーンのセキュリティと効率に合わせます。このような報酬がなければ、トランザクションを検証したり、ネットワークを保護したりする動機はほとんどなく、集中化やスループットの減少につながる可能性があります。

よくある質問

トランザクションをブロックチェーンに追加するのにどれくらい時間がかかりますか？時間はネットワークによって異なります。 Bitcoinでは、平均ブロック時間は10分であるため、メモリで数分待つ前にトランザクションが数分待つことがあります。イーサリアムブロックは12秒ごとに生産され、より速い包含が可能になります。ただし、高い輻輳の期間中、低料金の取引は何時間も未確認のままである可能性があります。

追加されたら、ブロックチェーンからトランザクションを削除できますか？いいえ。トランザクションが確認されたブロックに含まれ、後続のブロックが上に構築されると、不変になります。分散型の性質とブロックチェーンの暗号化設計により、トランザクションを計算的に実行不可能にします。

2人の鉱夫が同時にブロックを作成するとどうなりますか？これにより、ブロックチェーンに一時的なフォークが作成されます。ノードは、最初に受け取ったブロックに基づいて構築され続けます。ネットワークは最終的に最も長い有効なチェーンに収束し、短いフォークのブロックは破棄されます。廃棄されたブロックでのトランザクションは、未確認の場合、Mempoolに戻ります。

なぜいくつかのトランザクションが他のトランザクションよりも速く確認されるのですか？より高い取引手数料を伴う取引は、鉱夫またはバリデーターによって優先されます。ユーザーは、ネットワークの需要に基づいて料金を設定できます。ウォレットは、多くの場合、現在の混雑に基づいて料金金利を示唆しており、ユーザーは速度とコストを選択できるようにします。