區塊鏈中的交易如何驗證？

區塊鏈交易驗證涉及使用共識機制（例如工作證明或驗證證明）的礦工/驗證者，以在鏈條中添加經過驗證的加密散佈交易的塊，從而確保數據完整性並防止雙重支出。

2025/03/18 10:36

區塊鏈中的交易如何驗證？

要點：

• 礦工/驗證者的作用：區塊鏈交易驗證的核心在於礦工（在比特幣之類的工作證明區塊鏈）或驗證器（例如以太坊（例如以太坊）中）的工作。這些實體競爭為鏈條添加新的交易塊。
• 共識機制：不同的區塊鏈使用不同的共識機制來確保對區塊鏈的有效狀態一致。工作證明，驗證證明和授權證明是重要的例子。每個機制都有其獨特的驗證過程。
• 加密哈希：加密哈希至關重要。每個交易和塊分配了一個唯一的哈希，以確保其完整性。對交易或塊的任何變化都將導致完全不同的哈希，使篡改可立即檢測到。
• 交易廣播和傳播：交易首先在整個網絡上廣播。節點在將這些交易包含在提議的塊中之前，請接收並驗證這些交易。
• 塊創建和驗證：礦工/驗證者組將交易驗證為塊。創建有效塊的過程會根據共識機製而變化。然後，在將其添加到區塊鏈副本之前，請先驗證塊的有效性。
• 步驟1：交易啟動和廣播

當用戶將資金從其錢包轉移到另一個地址時，加密貨幣事務開始。此交易包括至關重要的詳細信息，例如發件人的地址，收件人的地址，轉移的加密貨幣量以及唯一的事務ID。然後，該交易將廣播到組成區塊鏈的節點網絡。這種廣播對於透明和分散化至關重要。交易不是發送到中央當局，而是與整個網絡共享。該過程利用各種協議，確保對交易信息的有效且可靠的傳播。網絡中的節點利用算法和數據結構來驗證交易的合法性。例如，他們檢查發件人在其帳戶中是否有足夠的資金來支付交易。該過程還涉及驗證與交易相關的數字簽名，確認發件人的身份並防止未經授權的交易。在此階段的失敗將防止交易被包括在區塊中，從而成為區塊鏈永久記錄的一部分。廣播的龐大交易量同時需要具有復雜的網絡策略。這些策略，包括網絡拓撲優化和分佈式共識協議，對於在整個分散網絡中對交易數據的有效且安全處理至關重要。這種廣播機制的魯棒性對於區塊鏈系統的整個操作至關重要。沒有它，交易將保持孤立，無法通過網絡傳播。此外，廣播機制必須抵抗攻擊，例如Sybil攻擊，惡意演員在網絡中充滿了欺詐性交易。

• 步驟2：通過節點進行交易驗證

一旦播放交易，網絡中的許多節點都可以獨立驗證其有效性。這種獨立的驗證是區塊鏈安全的基石，可確保沒有任何一個實體控制驗證過程。每個節點都會檢查交易的數字簽名，以確認發件人確實授權轉移。該節點還驗證發件人是否有足夠的餘額來支付交易費用和發送的金額。這涉及訪問區塊鏈的分類帳，這是所有以前的交易的公開記錄。然後，節點計算交易的加密哈希。這是交易的獨特指紋，對交易數據的任何變化都會導致不同的哈希。節點將此計算的哈希與交易中提供的哈希進行了比較。不匹配表示篡改，使交易無效。這個過程與加密哈希算法的屬性相結合，確保了交易的完整性和不變性。驗證過程還包括對雙支出的支票，以確保不會兩次使用相同的加密貨幣。這是通過對每筆交易的細緻跟踪及其對每個地址平衡的影響的細緻跟踪來實現的。使用複雜的算法和數據結構來優化區塊鏈大規模交易歷史記錄的搜索和驗證過程。這些檢查的複雜性強調了區塊鏈的安全性和可靠性的基礎技術複雜性。

• 步驟3：創建塊和礦工/驗證者的作用

經過驗證的交易分為塊。創建這些區塊的過程取決於區塊鏈的共識機制。在工作證明（POW）區塊鏈（例如比特幣）中，礦工競爭解決複雜的加密難題。第一個解決難題的礦工將經過驗證的交易塊添加到區塊鏈中，並獲得加密貨幣的獎勵。這個過程需要重要的計算能力，充當針對惡意參與者的安全機制。難題的難度會動態調整以保持一致的塊創建率。在驗證證明（POS）區塊鏈中，就像許多新的以太坊迭代一樣，驗證器被選擇根據其持有的加密貨幣來創建塊。這種機制通常比POW更節能。選定的驗證器創建一個包含經過驗證的交易的塊，並將其提交給網絡。然後，其他驗證者驗證塊的有效性及其包含正確驗證的交易。此驗證包括檢查塊的加密哈希的有效性及其遵守區塊鏈規則和協議的有效性。共識機制可確保僅將有效區塊添加到區塊鏈中，並保持其完整性。塊創建和使用的各種算法的複雜性強調了維持區塊鏈系統的完整性和安全性所涉及的複雜性。驗證者和礦工的選擇過程也被設計為公平，透明，阻止任何單一實體主導該過程。該過程確保區塊鏈仍然是分散且安全的系統。

• 步驟4：塊傳播和網絡共識

一旦創建了一個塊，它就會廣播到網絡。其他節點可以獨立驗證該塊的有效性，檢查加密哈希，交易簽名和遵守共識機制的規則。這種獨立的驗證對於確保區塊鏈的完整性至關重要。如果一個節點檢測到錯誤，它將拒絕塊。但是，如果有足夠數量的節點驗證塊，則將其添加到其區塊鏈的副本中。這個過程達成共識，確保所有節點對區塊鏈狀態都有一致的看法。共識機制決定了接受一個塊的要求水平。在POW中，它通常基於支持該塊的計算能力。在POS中，它通常基於驗證者的權益加權票。這種傳播和共識過程的複雜性是巨大的，尤其是考慮區塊鍊網絡的大小和分佈性質。複雜的算法和協議對於確保塊在整個網絡中有效傳播，最大程度地降低延遲並最大化安全性至關重要。整個過程旨在抵抗各種攻擊，以確保區塊鏈的不變性和可靠性。此步驟的分散性質也使區塊鏈對單個失敗點具有抵抗力。

• 步驟5：永久記錄和不變性

一旦塊被網絡的大部分部分接受，它就成為區塊鏈的永久部分。這種不變性是區塊鏈技術的關鍵特徵，因此很難更改或刪除交易。加密哈希和共識機制可確保任何修改塊的嘗試都可以輕鬆檢測到網絡拒絕。該特徵使區塊鏈成為安全和透明的交易的理想系統。不變性確保了存儲在區塊鏈上的數據的完整性，使其非常值得信賴。這種信任對於在各種應用中採用區塊鏈技術至關重要，從金融交易到供應鏈管理。在區塊鏈中添加區塊並使之不變的過程涉及復雜的加密技術，數據結構和共識算法，這些算法共同創建了強大而安全的系統。區塊鏈的分佈性質進一步增強了其不變性，使其對攻擊和操縱具有很高的抵抗力。

常見問題解答：

問：什麼是加密哈希，為什麼在區塊鏈驗證中很重要？

答：加密哈希是一個單向函數，將任何大小的數據轉換為固定尺寸的字符串字符串。在區塊鏈中，每個事務和塊被分配一個唯一的哈希。即使對數據的微小變化也會產生完全不同的哈希。這樣可以確保數據完整性；任何篡改都可以立即檢測到，因為計算出的哈希與存儲的哈希相匹配。

問：區塊鏈如何防止雙重支出？

答：通過多種因素的組合可以防止雙重支出。首先，每個交易都會廣播到網絡，允許多個節點同時驗證它。其次，共識機制可確保僅接受一個版本的區塊鏈（通常是最長的鏈），從而防止欺詐性交易添加到主鏈中。最後，區塊鏈的不變性阻止了過去交易的逆轉或改變。

問：工作證明和股份證明之間有什麼區別？

答：工作證明（POW）依靠競爭競爭解決複雜的計算難題，以在區塊鏈中添加區塊。它是能源密集型的，但提供了很高的安全性。驗證驗證（POS）選擇驗證器根據其固定加密貨幣創建塊，如果大部分股份由單個實體控制，則可以更節能，但可能會受到攻擊。

問：如果一個節點檢測到欺詐性交易，會發生什麼？

答：如果一個節點檢測到欺詐事務，它將拒絕交易，而不會將其包括在其建議的塊中。共識機制可確保僅將有效的交易添加到區塊鏈中。網絡的分佈性質意味著，即使某些節點接受欺詐性交易，大多數人也會拒絕它，從而阻止其成為主要區塊鏈的一部分。

問：如何維持區塊鏈的安全性？

答：區塊鏈安全是多方面的。它依靠加密散列來確保數據完整性，共識機制以防止欺詐性交易以及網絡的分散性質，以使其對單個失敗或攻擊具有抵抗力。整個網絡中許多節點的持續驗證和驗證對整體安全性有很大貢獻。