ブロックチェーンでトランザクションはどのように検証されますか？

トランザクション検証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、ノードはシステムの整合性とセキュリティを維持するための基本的なコンポーネントです。すべてのノードは、ブロックチェーン台帳全体のコピーを保存し、トランザクションの検証に参加します。ユーザーが、あるウォレットから別のウォレットに暗号通貨を送信するなど、トランザクションを開始すると、トランザクションはノードのピアツーピアネットワークにブロードキャストされます。トランザクションを受信する各ノードは、事前定義されたコンセンサスルールに基づいてその有効性をチェックします。これらのチェックには、送信者が十分なバランスがあることを確認し、デジタル署名が正しいことを確認し、トランザクションがまだ費やされていないことを確認します（2倍の支出を防ぎます）。

トランザクションがこれらの初期チェックに合格した場合、 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追加されます。この段階では、トランザクションはまだブロックチェーンの一部ではありません。ノードはトランザクションを完成させるのではなく、マイナーまたはバリデーターが次のブロックに含めるためにそれを保持します。複数のノードによるこの分散化された検証により、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、ブロックチェーンテクノロジーの信頼性のない性質を強化します。

鉱夫とブロック作成のプロセス

トランザクションがMempoolに入った後、鉱夫（Bitcoinのような職場の証明ブロックチェーン）が取引の整理と確認にリードします。鉱山労働者は、Mempoolから保留中の取引のグループを収集し、それらを新しいブロックに束ねようとします。これを行うには、作業証明として知られる計算集中的な暗号化パズルを解決する必要があります。このプロセスには、悪意のある俳優に対する抑止力として機能する重要な計算力とエネルギーが必要です。

目標は、ネットワークの現在の難易度ターゲットを満たすブロックのハッシュ値を見つけることです。有効なハッシュが見つかると、マイナーは新しく作成されたブロックをネットワークにブロードキャストします。その後、他のノードは、各トランザクションと作業証明の正確性を含むブロックの内容を独立して検証します。すべてがチェックアウトすると、ブロックがブロックチェーンに追加され、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。パズルを解決した鉱山労働者は、新たに造られた暗号通貨と取引手数料で報われます。

証明システムのバリデーター

Ethereum 2.0のような証明（POS）ブロックチェーンでは、トランザクションの検証は鉱夫ではなくバリッターによって処理されます。バリデーターは、担保として「利害関係」やステーキング期間などの他の要因として「利害関係」に基づいて新しいブロックを作成するために選択されます。参加するには、ユーザーはセキュリティデポジットとして、ある程度のコイン（32 ETH）をセキュリティデポジットとしてロックする必要があります。

バリデーターが選択されると、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。その後、他のバリデーターは、投票メカニズムを介して提案されたブロックの妥当性を証明します。超大多数が同意すると、ブロックがブロックチェーンに追加されます。バリデーターが不正なトランザクションを検証しようとする場合、彼らはスラッシングと呼ばれるプロセスを通じて、彼らの不安定な資金の一部またはすべてを失う危険を冒します。この経済的インセンティブは、バリデーターの利益をネットワークのセキュリティに合わせます。

バリデーターは、特殊なソフトウェアを継続的に実行し、オンラインプレゼンスを維持してネットワークを監視します。彼らの役割は、合法的な取引のみが確認されていることを確認するために重要であり、取引手数料とサービスに対する報酬を確保することで報われます。

デジタル署名と暗号化セキュリティ

各ブロックチェーントランザクションは、非対称の暗号化を使用して保護されています。ユーザーが資金を送信すると、彼らは秘密鍵でトランザクションに署名します。これは、彼らだけに知られている秘密の文字列です。この署名は、キー自体を明らかにすることなく、ファンドの所有権を証明します。ノードは、送信者に対応する公開キーを使用して署名を検証します。これは、秘密鍵から派生し、ブロックチェーンに表示されます。

検証プロセスは、正当な所有者のみが暗号通貨を費やすことができることを保証します。トランザクションデータのわずかな変更でさえ、署名が無効になり、改ざんがすぐに検出可能になります。この暗号化の基礎は、ブロックチェーントランザクションを不変にして確保することを確認したものです。有効なデジタル署名がなければ、メモリ以外のトランザクションは進行できません。

コンセンサスメカニズムと最終性

トランザクションが完全に検証されたと見なされるためには、ブロックチェーンネットワークはコンセンサスを達成する必要があります。これは、ノードの大部分がトランザクションの有効性と順序に同意する状態です。ワークの証明システムでは、トランザクションを含むブロックの上に後続のブロックが構築されたときにコンセンサスに達します。追加のブロックごとに、トランザクションの確認カウントが増加し、反転が指数関数的に難しくなります。

証明システムでは、最終ガジェット（例えば、イーサリアムのキャスパーFFG）などのメカニズムを通じて最終性が達成され、チェックポイントがバリデーターによって投票されます。チェックポイントが確定すると、それまでのトランザクションは不可逆的と見なされます。さまざまなブロックチェーンには、さまざまな確認要件があります。たとえば、 6つの確認はBitcoinでは安全であると見なされることがよくありますが、イーサリアムはブロック時間の速いため、より少ないものを必要とする場合があります。

コンセンサスは、すべての参加者が元帳について一貫した見解を持っていることを保証します。フォークが持続するのを防ぎ、ブロックチェーンの時系列の完全性を維持します。コンセンサスがなければ、元帳の矛盾するバージョンが存在し、システムへの信頼を損なう可能性があります。

開始から確認までのトランザクションライフサイクル

• ユーザーは、ウォレットソフトウェアを使用してトランザクションを作成し、受信者、金額、料金を指定します。
• ウォレットは、送信者の秘密鍵でトランザクションに署名します。
• 署名されたトランザクションはネットワークにブロードキャストされ、複数のノードによって受信されます。
• ノードトランザクションの構文、署名、および入力の可用性を検証します。
• 有効なトランザクションはメンバーに配置されます。
• 鉱山労働者またはバリデーターは、メモリからトランザクションを選択し、より高い料金のある人に優先順位を付けます。
• 選択したトランザクションは、候補ブロックに含まれています。
• ブロックは、仕事の証明または利害関係の証明のいずれかのコンセンサスプロセスを受けます。
• ネットワークによる検証が成功すると、ブロックはブロックチェーンに追加されます。
• トランザクションは最初の確認を受け取り、新しいブロックごとに追加の確認を獲得します。

このライフサイクルにより、トランザクションは透明性があり、安全で、検閲または操作に耐性があります。

よくある質問

トランザクションを確認した後、逆転させることはできますか？いいえ、ブロックチェーンにトランザクションが確認され、埋め込まれると、不変になります。逆転するには、後続のすべてのブロックを変更し、ネットワークの計算またはステーキングパワーの大部分を制御する必要があります。これは、安全で分散型ネットワークで実際には実行不可能です。

2人の鉱夫が同時に有効なブロックを見つけた場合はどうなりますか？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、受信した最初のブロックを受け入れ、その上に構築し続けます。最終的に、より累積的な作業（POW）またはより大きなバリデーターサポート（POS）を備えたチェーンが受け入れられたバージョンになります。他のブロックは孤児になり、その中のトランザクションは他の場所に含まれていない場合はメモプールに戻ります。

トランザクションを検証するのにどれくらい時間がかかりますか？検証時間はブロックチェーンに依存します。 Bitcoinはブロックあたり平均10分、イーサリアムプロセスは12〜14秒ごとにブロックされます。メンバーでの取引が待機するにつれて、高いネットワークの混雑または低い取引手数料が確認を遅らせる可能性があります。

すべてのトランザクションはブロックチェーンで公開されていますか？はい、すべての確認されたトランザクションは、ブロックチェーンで公開されています。ウォレットアドレスは仮名ですが、洗練された分析は、特に規制された交換と対話する場合、アドレスを実際のアイデンティティにリンクすることがあります。