如何在区块链中创建新区块？

矿工和验证者通过使用工作证明或利用机制来维持共识和完整性，通过验证交易并创建新区块来确保区块链网络。

2025/08/04 21:01

了解矿工和验证者的作用

在区块链网络中，通过分散的过程创建了新的区块，该过程涉及工作证明（POW）系统中的参与者或验证（POS）系统中的验证器。这些参与者负责验证交易并将其包装到块中。在工作证明中，矿工竞争使用计算能力来解决复杂的加密难题。第一个解决难题的矿工有权向区块链添加新的区块。在验证证明中，根据其“股份”作为抵押品的加密货币的量选择验证器，从而减少了对能源密集型计算的需求。选择过程可确保只有值得信赖的参与者才能提出新的块。

交易聚合和验证

在创建新块之前，必须收集和验证交易。整个网络的节点接收从用户钱包中播放的未决交易。每个节点通过确认这些交易的有效性：

• 发件人有足够的资金。
• 数字签名是正确的。
• 交易遵守网络规则。
  经过验证后，将交易放置在孟买（Mempool）中，这是未经证实的交易的临时保留区。然后，矿工或验证者选择一组这些交易，以在下一个块中包括。该选择通常优先考虑交易的较高交易费用，从而激励更快的包容性。

构建块标头

区块链中的每个块包含两个主要组件：块标头和交易列表。块标头包括维持链的完整性和连续性所需的关键元数据。标题中的关键要素是：

• 先前的块哈希：对最新块的哈希的引用，以确保按时间顺序链接。
• Merkle root ：一个单个哈希代表通过默克尔树结构生成的块中所有交易。
• 时间戳：创建块的时间。
• NONCE ：POW中使用的随机数来调整块的哈希。
• 难度目标：在POW中，这决定了开采区块的难度。
  正确构建标头是必不可少的，因为任何更改都会改变块的哈希，使整个链无效。

在工作证明系统中挖掘块

在像Bitcoin这样的工作证明区块链中，创建一个新的区块涉及解决加密挑战。矿工反复哈希标头，调整非CE值，直到由此产生的哈希达到网络的难度目标为止，通常要求哈希从一定数量的零位开始。此过程在计算密集型上，需要大量的硬件资源。一旦找到有效的哈希：

• 矿工将新块广播到网络。
• 其他节点验证解决方案和随附的交易。
• 如果达成共识，则将块附加到区块链上。
  成功的矿工获得了块奖励（新铸造的硬币）和交易费用作为激励措施。

最终确定验证系统中的块

在诸如以太坊后合并之类的验证区块链中，块创建更具决定性。通过随机选择或基于硬币年龄的方法等算法选择验证器。选定的验证器通过以下方式提出了一个新块

• 收集和验证Mempool的交易。
• 用正确的先前哈希和默克尔根创建块标头。
• 用他们的私钥签名以证明真实性。
  然后，其他验证者证明了块的有效性。一旦超级各愿同意，该块将最终确定并添加到链条中。验证者不诚实的验证者冒着通过称为Slashing的过程损失其储存资金的风险，确保网络安全。

整个网络的传播和共识

创建新块后，必须将其传播到整个网络中。创建块的节点将其发送给同龄人，后者又将其传达给其他人。每个接收节点都执行独立验证：

• （在POW中）检查块的哈希对目标。
• 验证所有交易签名和输入。
• 确保先前的哈希与最新链条相匹配。
  如果块通过所有检查，则将其添加到区块链的本地副本中。这种传播确保了分散的共识。在同时创建两个有效块（叉）的情况下，节点遵循最长的链条规则或最重的链条规则（在POS中），最终会融合到一个真理的单个版本上。

处理孤儿和陈旧的块

由于网络延迟，多个矿工可能几乎同时解决了难题，从而导致临时叉子。主链中未包含的块变成孤儿（在POW中）或丢弃（在POS中）。这些块是有效的，但一旦网络同意单个链，就会失去相关性。生产孤儿的矿工没有获得奖励，这强调了网络同步的重要性。在POS系统中，诸如检查点和最终效果小工具之类的机制通过确保更快的最终确定来最大程度地减少此类叉子的机会。

常见问题

是什么阻止某人创建假块？

创建假块需要更改交易数据或块标头。这改变了块的哈希，使其无效。此外，其他节点还验证每个块。任何差异都会触发拒绝。在POW中，重写历史记录需要该网络计算能力的50％以上。在POS中，它需要控制超过66％的固定令牌，这两者在经济上都是不切实际的。

创建一个新块需要多长时间？

块创建时间取决于区块链。 Bitcoin目标每个街区10分钟，每个2016块都会难以调整。以太坊的目标是12秒。其他网络等网络使用2.5分钟。这些间隔平衡了安全性，权力下放和交易吞吐量。

可以同时创建多个块吗？

是的，尤其是由于网络延迟，在POW中。两名矿工可能会同时解决难题，从而创造竞争的障碍。当将下一个块添加到其中一个链条中时，网络可以解决此问题。累积工作的链条成为主要的链条，另一个被放弃了。

谁决定哪些交易进入街区？

矿工或验证者可以自行决定从MEMPOOL选择交易。他们通常将交易费用较高的人优先考虑。但是，它们不能包括无效的交易，因为网络会拒绝整个块。一些钱包允许用户设置自定义费用以影响包容速度。