如何在區塊鏈中創建新區塊？

礦工和驗證者通過使用工作證明或利用機制來維持共識和完整性，通過驗證交易並創建新區塊來確保區塊鍊網絡。

2025/08/04 21:01

了解礦工和驗證者的作用

在區塊鍊網絡中，通過分散的過程創建了新的區塊，該過程涉及工作證明（POW）系統中的參與者或驗證（POS）系統中的驗證器。這些參與者負責驗證交易並將其包裝到塊中。在工作證明中，礦工競爭使用計算能力來解決複雜的加密難題。第一個解決難題的礦工有權向區塊鏈添加新的區塊。在驗證證明中，根據其“股份”作為抵押品的加密貨幣的量選擇驗證器，從而減少了對能源密集型計算的需求。選擇過程可確保只有值得信賴的參與者才能提出新的塊。

交易聚合和驗證

在創建新塊之前，必須收集和驗證交易。整個網絡的節點接收從用戶錢包中播放的未決交易。每個節點通過確認這些交易的有效性：

• 發件人有足夠的資金。
• 數字簽名是正確的。
• 交易遵守網絡規則。
  經過驗證後，將交易放置在孟買（Mempool）中，這是未經證實的交易的臨時保留區。然後，礦工或驗證者選擇一組這些交易，以在下一個塊中包括。該選擇通常優先考慮交易的較高交易費用，從而激勵更快的包容性。

構建塊標頭

區塊鏈中的每個塊包含兩個主要組件：塊標頭和交易列表。塊標頭包括維持鏈的完整性和連續性所需的關鍵元數據。標題中的關鍵要素是：

• 先前的塊哈希：對最新塊的哈希的引用，以確保按時間順序鏈接。
• Merkle root ：一個單個哈希代表通過默克爾樹結構生成的塊中所有交易。
• 時間戳：創建塊的時間。
• NONCE ：POW中使用的隨機數來調整塊的哈希。
• 難度目標：在POW中，這決定了開採區塊的難度。
  正確構建標頭是必不可少的，因為任何更改都會改變塊的哈希，使整個鏈無效。

在工作證明系統中挖掘塊

在像Bitcoin這樣的工作證明區塊鏈中，創建一個新的區塊涉及解決加密挑戰。礦工反复哈希標頭，調整非CE值，直到由此產生的哈希達到網絡的難度目標為止，通常要求哈希從一定數量的零位開始。此過程在計算密集型上，需要大量的硬件資源。一旦找到有效的哈希：

• 礦工將新塊廣播到網絡。
• 其他節點驗證解決方案和隨附的交易。
• 如果達成共識，則將塊附加到區塊鏈上。
  成功的礦工獲得了塊獎勵（新鑄造的硬幣）和交易費用作為激勵措施。

最終確定驗證系統中的塊

在諸如以太坊後合併之類的驗證區塊鏈中，塊創建更具決定性。通過隨機選擇或基於硬幣年齡的方法等算法選擇驗證器。選定的驗證器通過以下方式提出了一個新塊

• 收集和驗證Mempool的交易。
• 用正確的先前哈希和默克爾根創建塊標頭。
• 用他們的私鑰簽名以證明真實性。
  然後，其他驗證者證明了塊的有效性。一旦超級各願同意，該塊將最終確定並添加到鏈條中。驗證者不誠實的驗證者冒著通過稱為Slashing的過程損失其儲存資金的風險，確保網絡安全。

整個網絡的傳播和共識

創建新塊後，必須將其傳播到整個網絡中。創建塊的節點將其發送給同齡人，後者又將其傳達給其他人。每個接收節點都執行獨立驗證：

• （在POW中）檢查塊的哈希對目標。
• 驗證所有交易簽名和輸入。
• 確保先前的哈希與最新鏈條相匹配。
  如果塊通過所有檢查，則將其添加到區塊鏈的本地副本中。這種傳播確保了分散的共識。在同時創建兩個有效塊（叉）的情況下，節點遵循最長的鏈條規則或最重的鏈條規則（在POS中），最終會融合到一個真理的單個版本上。

處理孤兒和陳舊的塊

由於網絡延遲，多個礦工可能幾乎同時解決了難題，從而導致臨時叉子。主鏈中未包含的塊變成孤兒（在POW中）或丟棄（在POS中）。這些塊是有效的，但一旦網絡同意單個鏈，就會失去相關性。生產孤兒的礦工沒有獲得獎勵，這強調了網絡同步的重要性。在POS系統中，諸如檢查點和最終效果小工具之類的機制通過確保更快的最終確定來最大程度地減少此類叉子的機會。

常見問題

是什麼阻止某人創建假塊？

創建假塊需要更改交易數據或塊標頭。這改變了塊的哈希，使其無效。此外，其他節點還驗證每個塊。任何差異都會觸發拒絕。在POW中，重寫歷史記錄需要該網絡計算能力的50％以上。在POS中，它需要控制超過66％的固定令牌，這兩者在經濟上都是不切實際的。

創建一個新塊需要多長時間？

塊創建時間取決於區塊鏈。 Bitcoin目標每個街區10分鐘，每個2016塊都會難以調整。以太坊的目標是12秒。其他網絡等網絡使用2.5分鐘。這些間隔平衡了安全性，權力下放和交易吞吐量。

可以同時創建多個塊嗎？

是的，尤其是由於網絡延遲，在POW中。兩名礦工可能會同時解決難題，從而創造競爭的障礙。當將下一個塊添加到其中一個鏈條中時，網絡可以解決此問題。累積工作的鏈條成為主要的鏈條，另一個被放棄了。

誰決定哪些交易進入街區？

礦工或驗證者可以自行決定從MEMPOOL選擇交易。他們通常將交易費用較高的人優先考慮。但是，它們不能包括無效的交易，因為網絡會拒絕整個塊。一些錢包允許用戶設置自定義費用以影響包容速度。