交易流程
比特幣的交易流程涉及多個步驟和參與方，包括髮送方、接收方、礦工和比特幣網路中的節點。以下是比特幣交易的詳細流程：
- 建立交易:
- 生成比特幣地址：比特幣地址是一個由公鑰生成的字串，用於接收比特幣。每個使用者在建立比特幣錢包時，都會生成一對公鑰和私鑰。公鑰透過雜湊演算法生成比特幣地址，私鑰用於簽名交易。
- 建立交易資訊：交易資訊包括以下幾個部分：
- 輸入（Inputs）：包含傳送方的比特幣地址和之前交易的輸出（即傳送方要花費的比特幣）。
- 輸出（Outputs）：包含接收方的比特幣地址和傳送的比特幣數量。
- 交易額外資訊：包括交易費等。
- 簽名交易：傳送方使用私鑰對交易資訊進行簽名。簽名的目的是證明交易的合法性和傳送方對比特幣的所有權。簽名後的交易資訊會被廣播到比特幣網路。
- 廣播交易： 簽名後的交易資訊透過比特幣網路廣播到其他節點。每個節點都會驗證交易的合法性，包括檢查簽名是否有效、輸入是否未被雙花（即同一筆比特幣是否未被多次使用）等。
- 礦工打包交易： 礦工從比特幣網路中收集未確認的交易，並將這些交易打包到一個新的區塊中。礦工會優先選擇交易費較高的交易進行打包。
- 工作量證明（PoW）： 礦工需要透過工作量證明（PoW）演算法來解決一個複雜的數學問題。具體來說，礦工需要找到一個隨機數（Nonce），使得整個區塊的雜湊值滿足目標難度。這個過程稱為挖礦。
- 廣播新區塊： 一旦礦工找到符合條件的雜湊值，他們會將新區塊廣播到比特幣網路。其他節點會驗證新區塊的合法性，包括檢查雜湊值是否符合目標難度、交易的合法性等。
- 區塊鏈更新： 驗證透過後，新區塊會被新增到區塊鏈中，成為區塊鏈的最新部分。此時，交易被確認並記錄在區塊鏈中。
- 交易確認： 交易被打包到區塊中並新增到區塊鏈後，交易會獲得一次確認。隨著新區塊的不斷新增，交易會獲得更多的確認。一般來說，6次確認被認為是安全的，意味著交易已經被多個區塊確認，難以被篡改。
- 接收方驗證交易： 接收方可以透過比特幣網路查詢交易狀態，確認交易是否被記錄在區塊鏈中以及獲得的確認次數。一旦交易獲得足夠的確認，接收方可以認為交易是安全的，已成功接收比特幣。
廣播交易
以下是一個比特幣交易廣播的示例流程圖：
graph TD
A[使用者建立並簽名交易] --> B[傳送交易到本地節點]
B --> C[本地節點驗證交易]
C --> D[廣播交易到鄰近節點]
D --> E[鄰近節點驗證並廣播交易]
E --> F[交易在網路中傳播]
F --> G[交易進入記憶體池]
G --> H[礦工選擇並打包交易]
H --> I[廣播新區塊]
I --> J[區塊鏈更新]
廣播過程涉及到P2P網路和Gossip協議：
- P2P網路：比特幣網路是一個P2P網路，由許多節點組成。每個節點都連線到其他節點，並透過P2P協議與其他節點交換資訊。節點之間可以相互通訊，交換交易、區塊等資訊。
- Gossip協議：比特幣網路使用一種稱為Gossip協議的傳播機制。每個節點會將接收到的新交易資訊傳遞給它的所有鄰近節點，鄰近節點再繼續傳遞，直到整個網路中的所有節點都接收到該交易資訊。
交易驗證過程包括：
- 檢查輸入的未花費交易輸出（UTXO）：確保交易輸入引用的比特幣尚未被花費。
- 簽名驗證：使用傳送方的公鑰驗證交易的簽名，確保傳送方對交易輸入的比特幣擁有所有權。
- 雙花檢查：確保交易輸入的比特幣未被其他交易使用。
- 格式檢查：確保交易的格式符合比特幣協議的規範。
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