區塊鏈中的交易如何驗證？驗證過程需要多長時間？

區塊鏈技術以其核心是分佈式分類帳系統，可記錄跨眾多計算機的交易，從而通過加密方式確保透明度和安全性。區塊鏈內交易的驗證是一個關鍵過程，可維持整個網絡的完整性和可信賴性。本文深入研究瞭如何驗證區塊鏈中的交易以及通常需要進行此驗證過程的時間。

了解區塊鏈交易驗證

區塊鏈中交易的驗證是由節點網絡促進的，該網絡本質上是參與區塊鍊網絡的計算機。每個節點都維護區塊鏈的副本，並在添加到分類帳之前協作以驗證它們。該過程涉及多個關鍵步驟：

• 事務啟動：用戶通過將交易發送到區塊鍊網絡來啟動交易。
• 交易廣播：交易均廣播到網絡中的所有節點。
• 通過節點進行驗證：每個節點都會驗證事務以確保其有效。這涉及檢查數字簽名，發件人的餘額，並確保交易遵守區塊鏈規則。
• 包含在一個塊中：一旦經過驗證，交易將與其他交易分組為塊。
• 共識機制：然後將區塊進行共識機制，該機制取決於區塊鏈。流行機制包括工作證明（POW）和股份證明（Poos）。
• 塊添加：達成共識後，將塊添加到區塊鏈中，並將交易視為驗證和完成。

工作證明（POW）和交易驗證

在使用工作證明的區塊鏈中，例如Bitcoin，礦工競爭解決複雜的數學難題。第一個解決難題的礦工將在區塊鏈上添加新的交易塊，並獲得加密貨幣的獎勵。這裡的驗證過程涉及：

• 交易驗證：礦工驗證擬議塊中的交易。
• 解決難題：礦工試圖解決密碼拼圖，這需要重要的計算能力。
• 塊驗證：一旦礦工解決了難題，該塊將通過其他節點廣播到網絡以驗證。
• 共識：如果大多數節點同意該塊有效，則將添加到區塊鏈中。

在POW系統中驗證交易所需的時間可能會有很大差異。平均而言，每10分鐘大約每10分鐘添加一個新區塊。但是，確認交易的實際時間可能更長，具體取決於網絡擁塞和所需的確認數量。

股份證明（POS）和交易驗證

相比之下，使用股份證明的區塊鏈，例如以太坊2.0，根據其持有的硬幣數量和願意將“股份”作為抵押品選擇驗證器。 POS中的驗證過程涉及：

• 驗證器選擇：根據其股權選擇驗證器。
• 事務驗證：所選驗證器驗證所提出的塊中的交易。
• 塊創建：驗證器創建一個新塊並將其提出到網絡。
• 共識：其他驗證者檢查塊，如果他們同意其有效，則將其添加到區塊鏈中。

POS系統中的驗證時間比POW系統更快。例如，以太坊2.0的目的是在幾秒鐘到幾分鐘內處理交易，比Bitcoin的10分鐘塊時間快得多。

其他共識機制及其對驗證的影響

除了POW和POS之外，其他共識機制（如授權的股份證明（DPO）和實用的拜占庭式容錯（PBFT）也會影響交易驗證時間。由EOS等區塊鏈使用的DPO允許用戶投票給少數負責驗證交易的代表。這可能會導致非常快速的交易驗證時間，通常在幾秒鐘內。

在某些企業區塊鏈中使用的PBFT需要三分之二的節點才能就交易的有效性達成共識。這可能會導致更快的驗證時間，通常在秒至分鐘的範圍內，具體取決於網絡的大小和配置。

影響驗證時間的因素

幾個因素可能會影響交易在區塊鏈中驗證所需的時間：

• 網絡擁塞：大量交易可能導致驗證延遲。
• 交易費用：更高的費用可以激勵礦工或驗證者優先考慮交易，從而更快地驗證。
• 區塊鏈大小：由於需要增加的數據，較大的區塊鏈可能需要更長的時間來處理和驗證交易。
• 共識機制：共識機制的選擇直接影響交易驗證的速度。

事務驗證時間的真實示例

為了提供更清晰的理解，讓我們看一下不同區塊鏈中交易驗證時間的一些現實示例：

• Bitcoin（POW） ：交易通常需要大約10分鐘才能包含在一個塊中，但是為了提高安全性，用戶經常等待多次確認，這可能需要一個小時或更長時間。
• 以太坊（POW，過渡到POS） ：在過渡到POS之前，以太坊交易花費了大約15秒鐘的時間才能包含在一個區塊中，但完全確認可能需要幾分鐘。
• 以太坊2.0（POS） ：過渡後，以太坊的目標是在幾秒鐘到幾分鐘內驗證交易。
• EOS（DPO） ：EOS上的交易通常在幾秒鐘內進行驗證。

常見問題

問：交易的驗證時間可以受到用戶的影響嗎？

答：是的，用戶可以通過調整交易費用來影響驗證時間。更高的費用可以激勵礦工或驗證者優先考慮交易，從而更快地進行驗證。

問：如果未驗證交易會發生什麼？

答：如果未驗證事務，則不會將其添加到區塊鏈中。該交易仍處於待處理狀態，可能會重新廣播到網絡以進行另一次驗證嘗試。

問：更快的驗證時間有任何風險嗎？

答：更快的驗證時間有時會導致安全性降低，因為節點檢測和拒絕欺詐性交易的時間可能更少。但是，這在很大程度上取決於特定的區塊鍊及其共識機制。

問：確認數量如何影響交易的安全性？

答：更多的確認通常會提高交易的安全性。每個確認都會增加鏈條的另一個塊，使攻擊者更難更改交易。例如，在Bitcoin中，具有六個確認的交易被認為是高度安全的。