如何在區塊鏈上驗證交易？

了解節點在交易驗證中的作用

在區塊鍊網絡中，節點是負責維持系統完整性和安全性的基本組件。每個節點都存儲整個區塊鏈分類帳的副本，並參與交易的驗證。當用戶啟動交易（例如將加密貨幣從一個錢包發送到另一個錢包）時，交易將廣播到點對點節點網絡。每個收到交易的節點都會根據預定義的共識規則檢查其有效性。這些檢查包括驗證發件人是否有足夠的餘額，確保數字簽名正確，並確認尚未花費交易（防止雙人支出）。

如果交易通過這些初始檢查，則將其添加到稱為Mempool的未確認交易庫中。在此階段，交易還不是區塊鏈的一部分。該節點不會最終確定交易，而是將其持有，以供礦工或驗證者包含在下一個塊中。通過多個節點進行分散的驗證確保沒有任何一個實體控制驗證過程，從而增強了區塊鏈技術的無信任性。

礦工和塊創造過程

交易進入MEMPOOL後，礦工（在Bitcoin等工作證明區塊鏈中）帶頭組織和確認交易。礦工從Mempool收集了一組未決的交易，並試圖將其捆綁到一個新的區塊中。為此，他們必須解決一個被稱為工作證明的計算密集型加密拼圖。這個過程需要大量的計算能力和能量，這是對惡意參與者的威懾作用。

目的是找到符合網絡當前難度目標的塊的哈希值。找到有效的哈希後，礦工將將新創建的塊廣播到網絡。然後，其他節點可以獨立驗證塊的內容，包括每筆交易和工作證明的正確性。如果所有內容都簽出，則將區塊添加到區塊鏈中，並考慮其中的交易。解決難題的礦工將獲得新鑄造的加密貨幣和交易費用。

驗證系統中的驗證者

在以太坊2.0（以太坊2.0）等區塊鏈（POS）中，交易驗證由驗證者而不是礦工處理。選擇驗證者根據其“股份”作為抵押品和其他因素（例如放入持續時間）的加密貨幣的量來創建新塊。為了參與，用戶必須將一定數量的硬幣鎖定為保證金的一定數量的硬幣（以太坊的情況下為32 ETH） 。

當選擇驗證器時，他們將提出一個包含經過驗證的交易的新塊。然後，其他驗證者通過投票機制證明了擬議塊的有效性。一旦超級雜誌同意，將塊添加到區塊鏈中。如果驗證者試圖驗證欺詐性交易，他們可能會通過稱為Slashing的過程損失部分或全部固定資金。這種經濟激勵措施使驗證者的利益與網絡的安全性保持一致。

驗證者不斷運行專門的軟件並維護在線形像以監視網絡。它們的作用對於確保僅確認合法交易至關重要，並獲得交易費用和服務獎勵的獎勵。

數字簽名和加密安全

每個區塊鏈交易均使用不對稱的密碼學確保。當用戶發送資金時，他們會用其私鑰簽署交易，這是一個僅知道的秘密字符串。該簽名證明了資金的所有權，而沒有揭示關鍵本身。節點使用發件人的相應公鑰驗證簽名，該鍵是從私鑰派生的，在區塊鏈上可見。

驗證過程可確保只有合法所有者才能花費加密貨幣。即使在交易數據中進行了較小的變化也使簽名無效，使得篡改可立即檢測到。該加密基礎是使區塊鏈交易一旦確認就可以不變且安全的原因。如果沒有有效的數字簽名，則沒有交易可以超越MEMPOOL。

共識機制和終結

為了進行全面驗證的交易，區塊鍊網絡必須達成共識，即大多數節點在交易的有效性和順序上一致的狀態。在工作證明系統中，當在包含交易的塊的頂部建立後續塊時，就達成共識。每個附加塊都會增加交易的確認計數，從而使逆轉更加困難。

在驗證系統中，通過諸如終結小工具（例如，以太坊的卡斯珀FFG）等機制實現了最終性，在該機制中，驗證者對檢查點進行了投票。一旦確定了檢查點，直到該點的交易被認為是不可逆的。不同的區塊鏈具有不同的確認要求；例如，在Bitcoin中通常認為六個確認是安全的，而以太坊可能由於更快的塊時間而需要更少的確認。

共識確保所有參與者對分類帳的看法一致。它可以防止叉子持續並保持區塊鏈的時間順序完整。如果沒有共識，可能存在分類賬的矛盾版本，從而破壞對系統的信任。

從啟動到確認的交易生命週期

• 用戶使用其錢包軟件創建交易，並指定收件人，金額和費用。
• 錢包用發件人的私鑰簽名交易。
• 簽名的交易被廣播到網絡，並由多個節點接收。
• 節點驗證交易的語法，簽名和輸入可用性。
• 有效的交易放置在Mempool中。
• 礦工或驗證者從Mempool中選擇交易，優先考慮那些費用較高的交易。
• 選定的交易包含在候選區塊中。
• 該區塊經歷了共識過程 - 無論是工作證明還是股份證明。
• 通過網絡成功驗證後，將塊附加到區塊鏈上。
• 該交易獲得了第一個確認，並獲得了每個新塊的其他確認。

該生命週期可確保交易是透明，安全和對審查制度或操縱性具有抵抗力的。

常見問題

交易確認後可以逆轉嗎？不，一旦交易被確認並嵌入了區塊鏈中，便會變得不可變。逆轉它將需要更改所有後續塊，並控制大多數網絡的計算或靜止功率，這實際上在安全的，分散的網絡中是不可行的。

如果兩個礦工同時找到有效的塊，會發生什麼？這將在區塊鏈中創建一個臨時叉。節點接受他們收到的第一個塊並繼續在上面構建。最終，具有更累積工作的鏈（在POW中）或更大的驗證器支持（在POS中）成為被接受的版本。另一個塊變為孤兒，如果其他地方不包括在內，它的交易又返回到孟買。

交易需要驗證需要多長時間？驗證時間取決於區塊鏈。 Bitcoin平均每個街區10分鐘，而以太坊過程每12-14秒塊。高網絡擁塞或低交易費用可以延遲確認，因為交易在MEMPOOL中等待。

所有交易都在區塊鏈上公開嗎？是的，所有確認的交易在區塊鏈上均可公開可見。儘管錢包地址是假名的，但複雜的分析有時可以將地址鏈接到現實世界的身份，尤其是在與受監管的交流互動時。