区块链记录交易如何？

了解区块链的结构

区块链是一个分散的数字分类帐，该分类账由使用加密原理链接在一起的区块组成。每个块包含一组交易，一组时间戳，以及通过加密哈希进行对先前块的引用。该结构确保数据完整性并防止篡改。前一个块的哈希嵌入了当前块中，形成了年代链。如果块中的任何数据发生了变化，则其哈希改变，打破链条并使篡改明显。这种相互联系的设计对于交易的牢固记录至关重要。

块标头包括元数据，例如版本编号，时间戳，默克尔根，难度目标和NONCE。其中，默克尔根部通过总结块中的所有交易来起着至关重要的作用。它是通过反复的哈希对直到单个哈希保留为止生成的。这允许对交易是否属于特定块的有效且安全的验证。

网络中的节点维护整个区块链的副本。当发生新的交易时，它将广播给所有参与的节点。这些节点在将其包含在新块中之前，基于共识规则验证交易。该分散的验证过程可确保没有任何一个实体控制分类帐。

交易启动和传播

当用户启动加密货币交易时，他们会使用其私钥签名以证明资金的所有权。该交易包括发件人的地址，收件人的地址，金额和数字签名。这些数据通过节点在点对点网络上广播。

每个接收交易的节点都执行初步验证：

• 验证数字签名以确认真实性
• 确保发件人有足够的余额
• 检查双支出尝试
• 确认交易遵守网络协议

经过验证后，将交易放置在称为Mempool （内存池）的池中，在那里等待被矿工或验证器接收。 Mempool充当未确认交易的持有区域。通常会优先考虑具有较高费用的交易，从而更快地将包含在一个块中。

块形成和采矿过程

矿工或验证者从Mempool收集交易，并开始形成新的块。他们根据费用激励措施和规模限制选择交易。选定的交易被组织到默克尔树中，并将所得的默克尔根放在块标头中。

为了将区块添加到区块链中，矿工必须解决一个被称为工作证明（POW）的计算密集型难题。这涉及反复将块标头带有变化的非CE值，直到由此产生的哈希符合网络的难度目标为止，它具有特定数量的领先零的哈希。

该过程需要实质性的计算能力和能量。一旦找到有效的哈希，矿工就会将新块广播到网络。其他节点验证：

• 工作解决方案证明
• 块中所有交易的有效性
• 默克尔根的正确性
• 上一个块哈希的一致性

如果块通过了所有检查，则节点将其附加到其区块链的副本上。

共识机制和终结

共识机制确保所有节点都同意区块链状态。在Bitcoin等工作证明（POW）系统中，最长的有效链被接受为事实。节点自动拒绝不符合共识规则的块。

为了证明以太坊后的股份（POS）系统，选择验证器根据其“股份”作为抵押品的加密货币的量来创建块。验证者提出并证明块，当超级贡献对块的有效性达成共识时，达成共识。与POW相比，这减少了能耗。

当一个块被充分埋在后续块下时，交易终结就会发生。在POW中，通常认为六个确认（随后的六个块）被认为是安全的。在POS中，由于检查点机制在某些证明后将块锁定在块中，因此最终性可以更快。

不变性和安全功能

一旦交易包含在确认的块中并添加了多个后续块，更改它几乎是不可能的。要更改交易，攻击者将需要比网络其余部分更快地重新安装目标块和以下所有块，这一壮举需要网络总计算能力的50％以上，称为51％的攻击。

加密散列可确保每个块与其前身唯一绑定。即使是交易数据的微小变化也会产生完全不同的哈希，从而破坏了链条。数字签名阻止未经授权的支出，因为只有正确的私钥的持有人才能授权交易。

此外，公开密钥密码学允许任何人使用发件人的公钥验证交易真实性，而无需暴露敏感信息。权力下放，加密和共识的这种结合为记录交易创造了一个高度安全的环境。

记录的透明度和可访问性

公共区块链上的所有交易都是透明的，使用区块链资源管理器的任何人都可以查看。每个交易都与钱包地址相关联，而不是个人身份，提供化名。用户可以追踪资金从一个地址到另一个地址的流动。

节点保持区块链的完整副本，以确保冗余和可用性。即使某些节点脱机，网络仍在继续运行。 Light客户端可以通过依靠简化的付款验证（SPV）来访问交易数据，而无需存储整个链条，该验证（SPV）使用块标头和默克尔证明。

这种透明度可以在保留权力下放的同时可审核。组织和个人可以在不依靠中央权威的情况下独立验证交易历史记录。

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常见问题解答

在添加到块之前，如何验证交易？交易使用加密方法通过节点验证。每个节点都会检查数字签名，以确保发件人拥有资金，并通过审查过去的交易来确认发件人具有足够的余额，并确保交易没有在之前花费（无需双重支出）。只有在通过这些检查之后才能将交易添加到MEMPOOL中，以将电位包含在一个块中。

如果两个矿工同时创建一个街区，会发生什么？当两个矿工同时广播有效的块时，网络将临时分成两个链条。节点继续在他们首先收到的块上构建。最终，具有更累积的工作证明（更长链）的链条成为公认的版本。另一个块变成了孤儿块，其中未包含在获胜链中的交易返回孟买。

可以逆转记录的交易吗？不，一旦确认，区块链上的交易是不可变的。没有中央权力进行逆向交易。如果交易错误地发送，则恢复取决于收件人自愿退还资金。这强调了发送前验证地址和金额的重要性。

默克尔树在交易记录中扮演什么角色？默克尔树有效地总结了一个块中的所有交易。通过递归哈希事务对，它会产生一个存储在块标头中的单个默克尔根。这可以快速验证特定交易是否是块的一部分，而无需下载所有交易，增强可扩展性和安全性。