以太坊對交易進行驗證

Ⅰ 以太坊如何解決加密貨幣的交易速度問題

以太坊如何解決加密貨幣的交易速度問題？
加密貨幣在近年來迅猛發展，成為了全球范圍內備受矚目的投資熱點。然而，與傳統金融系統相比，加密貨幣的交易速度卻一直是其發展過程中的瓶頸問題。作為全球最大的智能合約平台之一，以太坊通過其獨特的技術手段，成功實現了對加密貨幣交易速度問題的解決，為加密貨幣的長期穩定發展提供了強有力的技術保障。
以太坊的出現徹底改變了以比特幣為代表的傳統加密貨幣的基礎設計思路，它採用了智能合約技術，將區塊鏈作為數據存儲與交互的基礎，利用DApp構建強大的應用生態系統。而在實現這些功能的同時，以太坊還致力於解決加密貨幣的交易速度問題，其核心技術之一就是PoS演算法。
PoS演算法是以太坊中用來驗證交易的核心技術，它與傳統的PoW演算法不同，PoW演算法需要通過計算來驗證交易，這樣一來計算能力越強的礦工獲得新幣的幾率就越大，來保證區塊鏈的穩定性。而PoS演算法則是利用代幣的持有量來獲得驗證交易的權利，這樣一來就減少了交易驗證的時間以及能源的浪費。
此外，以太坊還通過合約模塊的方式進一步優化了交易速度，在以太坊中，若干筆交易可以被合並為一個合約，從而減少了交易數量以及手續費的支出。此外，以太坊還利用閃電網路技術實現了更快的交易確認速度，這既降低了交易時間，又提高了交易的可靠性。
總的來說，以太坊成功實現了對加密貨幣交易速度的優化，其功效不亞於其他技術的創新。以太坊正在不斷探索新的技術領域來加速交易速度，同時也為其他加密貨幣的發展提供了實踐基礎。未來，以太坊將以更加豐富的技術方案為加密貨幣市場帶來更高效、更快速的交易體驗。

Ⅱ 以太坊是什麼共識機制

1. 以太坊最初採用三種共識機制，分別是：
1.1. PoW（Proof of Work，工作量證明）：通過解決計算難題來驗證交易，確保網路的安全與去中心化。
1.2. PoS（Proof of Stake，股權證明）：根據持有的代幣數量和鎖定時間來選擇出塊的權利，相比PoW更節能且效率更高。
1.3. DPoS（Delegated Proof of Stake，授權股權證明）：一種PoS的變體，通過選舉代表來驗證區塊，提高網路的性能和確認速度。
這些共識機制在實際應用中均對應特定的經濟模型，能夠激勵用戶參與網路維護，確保其安全、有序地運行。

Ⅲ 以太坊節點：全節點、輕節點、歸檔節點

以太坊節點：全節點、輕節點、歸檔節點

在以太坊網路中，節點是構成整個網路架構的基礎，它們負責同步區塊資料、驗證交易、打包新區塊等工作。根據節點的功能和存儲內容的不同，以太坊節點大致可分為全節點（Full Node）、輕節點（Light Node）和歸檔節點（Archive Node）三大類。

一、全節點（Full Node）

全節點是擁有完整區塊鏈帳本資料的節點，它們儲存了所有歷史交易信息，並具備獨立驗證交易有效性的能力。全節點的主要工作包括：

• 儲存所有歷史交易信息，確保資料公開透明。
• 監測礦工挖出的新區塊，驗證其合法性後同步該區塊。
• 監測區塊鏈網路中的新交易信息，驗證每個交易的合法性。
• 將驗證過的交易/區塊信息廣播給全網路節點。

由於全節點保有全網資料，因此即使部分節點出現問題，也不會影響整個區塊鏈網路的安全性。全節點的數量越多，完整的區塊鏈帳本被保存的份數也越多，從而增強了區塊鏈網路的不可篡改性。

礦工節點是全節點的一種特殊形式，它們不僅具備全節點的所有功能，還負責挖礦工作，即將驗證過的待處理交易打包成新區塊，並嘗試找到nonce值以成功出塊並獲得獎勵。

二、輕節點（Light Node）

輕節點是輕量級的節點，它們不儲存或維護完整的區塊鏈副本，只儲存最小量的狀態來作為發送或傳遞交易訊息的節點。輕節點主要儲存每個區塊的區塊標頭（Block Header），而區塊標頭包含了前個區塊的Hash、時間戳及挖礦難度等相關參數。

由於輕節點沒有儲存區塊的Body（交易列表），因此當需要驗證某個交易的合法性時，它們會向鄰近的全節點發起確認請求，由全節點提供所需相關信息供驗證。輕節點的特色包括：

• 只儲存每個區塊的區塊標頭。
• 不一定保持隨時在線以獲取最新的區塊標頭信息。
• 根據需求可以只保存與自己相關的交易內容。
• 無法驗證大多數交易的合法性，只能驗證與自己相關交易的合法性。
• 無法驗證新區塊的正確性。
• 只能檢測到當前的最長鏈，但無法知道哪條是最長合法鏈。

輕節點利用區塊標頭中的Merkle Root（由區塊Body中的交易信息經由雜湊演演算法生成的數位指紋）來驗證交易。當輕節點收到全節點提供的信息時，它們能夠利用已有的區塊標頭相關訊息迅速驗證該信息是否正確，並進一步進行交易驗證。

三、歸檔節點（Archive Node）

歸檔節點是在全節點的基礎之上，額外儲存了每個區塊高度的區塊狀態（個人帳戶與合約帳戶之當時余額等信息）的節點。它們針對每個區塊高度當下的狀態進行快照並存檔，使得用戶能夠快速回到某個區塊高度去查詢當下狀態。

歸檔節點對於區塊鏈的信任模型與整體安全性原則上不會有額外的加成或影響，但它們保存了區塊鏈上的完整歷史紀錄與資料，以及所有區塊高度的當時全網狀態。這使得歸檔節點在查詢區塊鏈上的歷史資料時具有極高的效率。然而，歸檔節點對硬體要求相當龐大，通常只有特殊的服務如區塊鏈瀏覽器（如Etherscan）或RPC Endpoint Provider（如Infura）等底層服務會有架設歸檔節點的需求。

總結：

• 在以太坊網路中，節點大致可被分為全節點、輕節點和歸檔節點三大類。
• 全節點儲存了完整的區塊鏈帳本資料，具備獨立驗證交易有效性的能力。
• 輕節點僅儲存了區塊標頭，沒有儲存區塊Body，需要向全節點請求相關信息以進行交易驗證。
• 歸檔節點在全節點的基礎之上多儲存了每個區塊高度的狀態快照，供檢索相關用途。

Ⅳ 區塊鏈如何驗證交易,區塊鏈如何驗證交易信息

1、首先買家訪問某個區塊鏈數字資產交易平台，查找感興趣的區塊鏈數字藏品。

2、其次買家選擇自己感興趣的區塊鏈數字藏品，並進行購買。

3、然後交易平台將買家所購買的區塊鏈數字藏品轉入買家的區塊鏈賬戶。

4、最後買家支付給交易平台的手續費用，交易平台完成買賣雙方的交易。

區塊鏈可以理解為一個不可篡改的公共賬本，所有參與者都能驗證交易並進行記賬，即為分布式賬本。那到底由誰來記賬？又如何保證賬本的一致性、准確性呢？也就是區塊鏈的共識機制是如何的？

區塊鏈的共識機制就是解決由誰來記賬（構造區塊），以及如何維護區塊鏈的一致性問題。目前區塊鏈項目採用的共識機制有多種，如：POW工作量證明機制，POS權益證明機制，DPOS股份授權證明機制等等。本文說明POW工作量證明機制。

區塊鏈的第一個成功應用比特幣系統採用的POW工作量證明機制。即以比特幣系統為例說明POW機制，首先比特幣系統有一套激勵機制讓所有參與者競爭記賬的權利，即誰擁有記賬權誰將獲取構造新區塊的比特幣獎勵（目前獎勵為12.5比特幣），同時獲取新區塊內所有交易的手續費作為獎勵。

參與者如何競爭記賬權利呢？參與者通過自己的算力計算一道數學難題，誰先計算的結果，誰就擁有了記賬的權利，也就可獲得構造新區塊的獎勵。這道數學難題就是尋找一個隨機數Nonce，使得對區塊頭的哈希計算的結果小於目標值，Nonce本身是區塊頭中的一個欄位，所以通過不斷的嘗試Nonce的值，以滿足區塊頭的哈希計算結果小於目標值。通過動態調整目標值，即可調整計算的Nonce值的難度。

關於哈希計算Nonce的過程通常類比為擲篩子游戲，基於參與游戲的篩子的個數通過調整擲得篩子的點數可調整游戲的難度。例如：100個人參與擲篩子，總共有100個篩子，要求擲得點數為100為贏，則100個人誰先擲得點數100即為勝利者，即擁有了記賬權。如果發現大家擲出100點的時間太快，則可增加難度，要求擲得點數為80為贏。如果又有100個人參與游戲，則游戲中增加了篩子數，如：篩子數增加為200個，同樣通過設置擲得點數來調整游戲的難度。

篩子類似於比特幣網路的算力，擲得點數類似於比特幣網路可動態調整的目標值。

區塊鏈以最長的鏈條視為正確的鏈條，如果存在同時出現兩個區塊，會暫時並行記錄兩個區塊，後續再生成的區塊基於其中的某一個區塊，將會形成的最長的鏈條作為一致性的鏈條，另外一個區塊將會被丟棄，比特幣是基於6個區塊的確認，所以被丟棄的區塊將不會獲得比特幣系統的獎勵，也就是白白將競爭記賬權的算力（電費）浪費了。基於工作量的激勵，參與者必然盡最大能力構造正確的區塊，也就是滿足區塊鏈的一致性。即全網的所有用戶可以達成唯一的一致性的公共賬本。

目前比特幣系統全網算力已達到驚人的24.75EH/s，其中1E=1000P，1P=1000T，1T=1000G，1G=1000M，1M=1000K，1K=1000，H/s為每秒一次哈希計算（哈希碰撞），也就是每秒進行24.75E次哈希計算，且仍有持續的算力加入比特幣系統。比特幣記賬權的競爭，提供算力的硬體從CPU，GPU，專業礦機，礦池。目前單機版的專業礦機已無法競爭到記賬權，必須由多台礦機組合為礦池才能競爭到記賬權。

背景：比特幣誕生之後，發現該技術很先進，才發現了區塊鏈技術。比特幣和區塊鏈技術同時被發現。

1.1比特幣誕生的目的：

①貨幣交易就有記錄，即賬本；

②中心化機構記賬弊端——可篡改；易超發

比特幣解決第一個問題：防篡改——hash函數

1.2hash函數（加密方式）

①作用：將任意長度的字元串，轉換成固定長度（sha256）的輸出。輸出也被稱為hash值。

②特點：很難找到兩個不同的x和y，使得h(x)=h(y)。

③應用：md5文件加密

1.3區塊鏈

①定義

區塊：將總賬本拆分成區塊存儲

區塊鏈：在每個區塊上，增加區塊頭。其中記錄父區塊的hash值。通過每個區塊存儲父區塊的hash值，將所有的區塊按照順序連接起來，形成區塊鏈。

②區塊鏈如何防止交易記錄被篡改

形成區塊鏈後，篡改任一交易，會導致該交易區塊hash值和其子區塊中不同，發現篡改。

即使繼續篡改子區塊頭中hash值，會導致子區塊hash值和孫區塊中不同，發現篡改。

1.4區塊鏈本質

①比特幣和區塊鏈本質：一個人人可見的大賬本，只記錄交易。

②核心技術：通過密碼學hash函數+數據結構，保證賬本記錄不可篡改。

③核心功能：創造信任。法幣依靠政府公信力，比特幣依靠技術。

1.5如何交易

①進行交易，需要有賬號和密碼，對應公鑰和私鑰

私鑰：一串256位的二進制數字，獲取不需要申請，甚至不需要電腦，自己拋硬幣256次就生成了私鑰

地址由私鑰轉化而成。地址不能反推私鑰。

地址即身份，代表了在比特幣世界的ID。

一個地址產生之後，只有進入區塊鏈賬本，才能被大家知道。

②數字簽名技術

簽名函數sign（張三的私鑰，轉賬信息：張三轉10元給李四）=本次轉賬簽名

驗證韓式verify（張三的地址，轉賬信息：張三轉10元給李四，本次轉賬簽名）=True

張三通過簽名函數sign（），使用自己的私鑰對本次交易進行簽名。

任何人可以通過驗證韓式vertify（）,來驗證此次簽名是否有由持有張三私鑰的張三本人發出。是返回true，反之為false。

sign（）和verify（）由密碼學保證不被破解。·

③完成交易

張三將轉賬信息和簽名在全網供內部。在賬戶有餘額的前提下，驗證簽名是true後，即會記錄到區塊鏈賬本中。一旦記錄，張三的賬戶減少10元，李四增加10元。

支持一對一，一對多，多對已，多對多的交易方式。

比特幣世界中，私鑰就是一切！！！

1.6中心化記賬

①中心化記賬優點：

a.不管哪個中心記賬，都不用太擔心

b.中心化記賬，效率高

②中心化記賬缺點：

a拒絕服務攻擊

b厭倦後停止服務

c中心機構易被攻擊。比如破壞伺服器、網路，監守自盜、法律終止、政府幹預等

歷史上所有有中心化機構的機密貨幣嘗試都失敗了。

比特幣解決第二個問題：如何去中心化

1.7去中心化記賬

①去中心化：人人都可以記賬。每個人都可以保留完整的賬本。

任何人都可以下載開源程序，參與P2P網路，監聽全世界發送的交易，成為記賬節點，參與記賬。

②去中心化記賬流程

某人發起一筆交易後，向全網廣播。

每個記賬節點，持續監聽、持續全網交易。收到一筆新交易，驗證准確性後，將其放入交易池並繼續向其它節點傳播。

因為網路傳播，同一時間不同記賬節點的交一次不一定相同。

每隔10分鍾，從所有記賬節點當中，按照某種方式抽取1名，將其交易池作為下一個區塊，並向全網廣播。

其它節點根據最新的區塊中的交易，刪除自己交易池中已經被記錄的交易，繼續記賬，等待下一次被選中。

③去中心化記賬特點

每隔10分鍾產生一個區塊，但不是所有在這10分鍾之內的交易都能記錄。

獲得記賬權的記賬節點，將得到50個比特幣的獎勵。每21萬個區塊（約4年）後，獎勵減半。總量約2100萬枚，預計2040年開采完。

記錄一個區塊的獎勵，也是比特幣唯一的發行方式。

④如何分配記賬權：POW（proofofwork）方式

記賬幾點通過計算一下數學題，來爭奪記賬權。

找到某隨即數，使得一下不等式成立：

除了從0開始遍歷隨機數碰運氣之外，沒有其它解法，解題的過程，又叫做挖礦。

誰先解對，誰就得到記賬權。

某記賬節點率先找到解，即向全網公布。其他節點驗證無誤之後，在新區塊之後重新開始新一輪的計算。這個方式被稱為POW。

⑤難度調整

每個區塊產生的時間並不是正好10分鍾

隨著比特幣發展，全網算力不算提升。

為了應對算力的變化，每隔2016個區塊（大約2周），會加大或者減少難度，使得每個區塊產生的平均時間是10分鍾。

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