如何在区块链上验证交易？

了解节点在交易验证中的作用

在区块链网络中，节点是负责维持系统完整性和安全性的基本组件。每个节点都存储整个区块链分类帐的副本，并参与交易的验证。当用户启动交易（例如将加密货币从一个钱包发送到另一个钱包）时，交易将广播到点对点节点网络。每个收到交易的节点都会根据预定义的共识规则检查其有效性。这些检查包括验证发件人是否有足够的余额，确保数字签名正确，并确认尚未花费交易（防止双人支出）。

如果交易通过这些初始检查，则将其添加到称为Mempool的未确认交易库中。在此阶段，交易还不是区块链的一部分。该节点不会最终确定交易，而是将其持有，以供矿工或验证者包含在下一个块中。通过多个节点进行分散的验证确保没有任何一个实体控制验证过程，从而增强了区块链技术的无信任性。

矿工和块创造过程

交易进入MEMPOOL后，矿工（在Bitcoin等工作证明区块链中）带头组织和确认交易。矿工从Mempool收集了一组未决的交易，并试图将其捆绑到一个新的区块中。为此，他们必须解决一个被称为工作证明的计算密集型加密拼图。这个过程需要大量的计算能力和能量，这是对恶意参与者的威慑作用。

目的是找到符合网络当前难度目标的块的哈希值。找到有效的哈希后，矿工将将新创建的块广播到网络。然后，其他节点可以独立验证块的内容，包括每笔交易和工作证明的正确性。如果所有内容都签出，则将区块添加到区块链中，并考虑其中的交易。解决难题的矿工将获得新铸造的加密货币和交易费用。

验证系统中的验证者

在以太坊2.0（以太坊2.0）等区块链（POS）中，交易验证由验证者而不是矿工处理。选择验证者根据其“股份”作为抵押品和其他因素（例如放入持续时间）的加密货币的量来创建新块。为了参与，用户必须将一定数量的硬币锁定为保证金的一定数量的硬币（以太坊的情况下为32 ETH） 。

当选择验证器时，他们将提出一个包含经过验证的交易的新块。然后，其他验证者通过投票机制证明了拟议块的有效性。一旦超级杂志同意，将块添加到区块链中。如果验证者试图验证欺诈性交易，他们可能会通过称为Slashing的过程损失部分或全部固定资金。这种经济激励措施使验证者的利益与网络的安全性保持一致。

验证者不断运行专门的软件并维护在线形象以监视网络。它们的作用对于确保仅确认合法交易至关重要，并获得交易费用和服务奖励的奖励。

数字签名和加密安全

每个区块链交易均使用不对称的密码学确保。当用户发送资金时，他们会用其私钥签署交易，这是一个仅知道的秘密字符串。该签名证明了资金的所有权，而没有揭示关键本身。节点使用发件人的相应公钥验证签名，该键是从私钥派生的，在区块链上可见。

验证过程可确保只有合法所有者才能花费加密货币。即使在交易数据中进行了较小的变化也使签名无效，使得篡改可立即检测到。该加密基础是使区块链交易一旦确认就可以不变且安全的原因。如果没有有效的数字签名，则没有交易可以超越MEMPOOL。

共识机制和终结

为了进行全面验证的交易，区块链网络必须达成共识，即大多数节点在交易的有效性和顺序上一致的状态。在工作证明系统中，当在包含交易的块的顶部建立后续块时，就达成共识。每个附加块都会增加交易的确认计数，从而使逆转更加困难。

在验证系统中，通过诸如终结小工具（例如，以太坊的卡斯珀FFG）等机制实现了最终性，在该机制中，验证者对检查点进行了投票。一旦确定了检查点，直到该点的交易被认为是不可逆的。不同的区块链具有不同的确认要求；例如，在Bitcoin中通常认为六个确认是安全的，而以太坊可能由于更快的块时间而需要更少的确认。

共识确保所有参与者对分类帐的看法一致。它可以防止叉子持续并保持区块链的时间顺序完整。如果没有共识，可能存在分类账的矛盾版本，从而破坏对系统的信任。

从启动到确认的交易生命周期

• 用户使用其钱包软件创建交易，并指定收件人，金额和费用。
• 钱包用发件人的私钥签名交易。
• 签名的交易被广播到网络，并由多个节点接收。
• 节点验证交易的语法，签名和输入可用性。
• 有效的交易放置在Mempool中。
• 矿工或验证者从Mempool中选择交易，优先考虑那些费用较高的交易。
• 选定的交易包含在候选区块中。
• 该区块经历了共识过程 - 无论是工作证明还是股份证明。
• 通过网络成功验证后，将块附加到区块链上。
• 该交易获得了第一个确认，并获得了每个新块的其他确认。

该生命周期可确保交易是透明，安全和对审查制度或操纵性具有抵抗力的。

常见问题

交易确认后可以逆转吗？不，一旦交易被确认并嵌入了区块链中，便会变得不可变。逆转它将需要更改所有后续块，并控制大多数网络的计算或静止功率，这实际上在安全的，分散的网络中是不可行的。

如果两个矿工同时找到有效的块，会发生什么？这将在区块链中创建一个临时叉。节点接受他们收到的第一个块并继续在上面构建。最终，具有更累积工作的链（在POW中）或更大的验证器支持（在POS中）成为被接受的版本。另一个块变为孤儿，如果其他地方不包括在内，它的交易又返回到孟买。

交易需要验证需要多长时间？验证时间取决于区块链。 Bitcoin平均每个街区10分钟，而以太坊过程每12-14秒块。高网络拥塞或低交易费用可以延迟确认，因为交易在MEMPOOL中等待。

所有交易都在区块链上公开吗？是的，所有确认的交易在区块链上均可公开可见。尽管钱包地址是假名的，但复杂的分析有时可以将地址链接到现实世界的身份，尤其是在与受监管的交流互动时。