當你在商店買東西時，你放棄了現金鈔票，並收到了你支付的物品作為回報——有明顯的價值轉移。通過轉帳卡或信用卡等數字銀行，銀行與零售商溝通，以確保從您的帳戶中扣除金額。然而，對於加密貨幣，這個過程並不那麼清楚。這就提出了一個問題，即區塊鏈網路如何防止加密貨幣被花費兩次。這就是區塊鏈技術通過區塊終結性確保交易安全的地方。

區塊確定性是什麼？

區塊確定性是指一筆交易一旦被記錄在區塊鏈上就具有永久性質。與傳統金融不同，其中交易可以被撤銷，區塊鏈交易一旦達到確定性就變得不可逆轉。這對於維護網絡的完整性至關重要，因為沒有參與者可以篡改或修改過去的交易。

達成最終確定的時刻取決於該特定區塊鏈上使用的共識機制。無論是通過工作量證明（PoW）、股權證明（PoS）還是其他共識模型，每個網絡都有一種方法來確定交易何時被確認並永久包含在區塊鏈中。

區塊最終性是如何運作的？

每個區塊鏈網絡都是獨一無二的，具有其獨特的特點，但對於安全性而言，區塊確定性是所有網絡都存在的一個關鍵概念，這是通過不同的方法實現的。共識機制驗證交易並確保分散式網絡的安全，是區塊鏈之間實現確定性的核心。

不同的區塊鏈採用各種根據其需求量身定制的共識機制。流行的例子包括工作量證明（PoW），權益證明（PoS）和歷史證明（PoH）-最後兩個例子在Solana網絡上共同使用。這些機制定義了如何驗證交易以及何時實現最終性，即它們被永久記錄且無法撤銷。

例如，比特幣使用傳統的工作量證明機制，礦工們競爭解決複雜的算法來驗證交易。 PoW的一個關鍵特點，特別與區塊的最終性相關的是“最長鏈規則”。在這個系統中，具有最多累積工作量的鏈被認為是有效的。當交易後比特幣區塊鏈增加更多塊時，它的最終性將加強，使其越來越安全和不可逆轉。

來源: gsr.io

在股權證明（PoS）網絡中，如以太坊在過渡到以太坊2.0後，實現了不同的最終性。選擇驗證者不是基於礦工，而是基於他們抵押的加密貨幣的數量。這些驗證者負責提出和驗證新的區塊。PoS網絡使用“Casper”等協議來強制執行最終性規則。

來源：unitychain.io

一旦區塊經過驗證並添加到區塊鏈中，需要大多數驗證者的共識才能被撤銷，這將涉及到他們犧牲他們抵押的資產。這種經濟上的威懾力量，再加上需要多次確認，確保一旦在PoS網絡上實現最終性，就極其困難和昂貴地被撤銷，使其具有與PoW一樣的安全性，但具有更高的效率和可擴展性。

區塊最終性的類型

不同的區塊鏈有不同的實現最終性的方式。在各種網絡和相應的共識機制中，區塊鏈有四種主要類型的最終性。它們是通過交易和區塊一旦添加到網絡中的確定性和不可逆性程度進行分類。區塊最終性的不同類型包括：

概率確定性

在像 Dogechain 這樣的工作量證明網絡中最常見的，概率確定性是一種基於鏈的簡單確定性。一旦區塊被添加到網絡中，它被認為可能是最終的，並且隨著在該初始區塊之上記錄的新區塊的概率和確定性增加，交易的機率和確定性也增加。當一筆交易被挖掘、記錄在公共鏈上並在其後被挖掘一個後續區塊時，就說概率確定性已經實現。

絕對終局性

絕對的最終性是指一旦確認交易後，該交易在區塊鏈上被記錄，就永遠無法更改或撤銷。絕對的最終性在像Stellar和Ripple這樣使用聯邦共識的區塊鏈網絡上最常見。聯邦共識機制由一組受信任的驗證者支持，他們通過確認個別的區塊來保護網絡。

經濟的不可逆性

經濟上的確定性有所不同，因為安全性取決於財務利益或損失。這是權益證明共識機制的特點，其中驗證者必須抵押代幣來參與網絡安全。如果他們行為惡意，他們也有風險失去抵押的代幣。因此，區塊確認是由財務激勵推動的，安全性是通過財務威懾力來維持的。在像以太坊這樣的網絡中，惡意行為的成本，例如雙花或撤銷交易，超過了驗證區塊的潛在獎勵，確保了交易的確定性和網絡安全性。

即時確定性

這是實現區塊最終性的最高級別和最難的類型。通過即時最終性，一筆交易一旦在網絡上記錄，即被確認並因此不可逆轉。從實際情況來看，這種最終性水平需要對區塊鏈的傳統性質和交易確認過程進行重大修改。

無法肯定地說是否有任何網絡實現了即時確定性，但一些使用拜占庭容錯（BFT）共識機制（如Cosmos）的區塊鏈被認為實現了近乎即時的確定性。Shardeum協議是一個試圖通過Proof of Quorum共識機制實現類似結果的網絡，該機制在網絡上進行的交易確認中保證了共享分類帳。

狀態終局

另一種最終性的類型更關注的是更大的畫面，即區塊鏈本身，而不是個別的交易。在狀態最終性中，考慮的是狀態交易是否可以在完成後進行修改或撤銷，狀態交易是指區塊鏈狀態的變化，如智能合約的執行。狀態最終性也很重要，因為對於像以太坊和 Solana 這樣的去中心化協議來說，執行的智能合約的永久性對於去中心化應用的安全性和效率很重要。

區塊的確定性為何重要？

在討論網絡安全和可靠性時，區塊的確定性是最重要的。然而，這個基本概念在智能合約和雙重支付問題的背景下才能更好地理解。

智能合約是去中心化應用程序的基礎，在Solana和以太坊等DeFi網絡上最常見。在去中心化金融（DeFi）中，智能合約自動執行金融交易，如借貸、借款和交易，無需中介。區塊最終性對這些過程的順利和安全運作至關重要。

例如，當用戶在像Uniswap這樣的去中心化交易所（DEX）上發起交換時，智能合約會自動匹配交易並在用戶之間轉移代幣。區塊確定性確保了一旦此交易在區塊鏈上得到確認和記錄，交易就是不可變的。沒有確定性，惡意行為者有可能撤銷交易或利用系統，從而破壞DeFi生態系統的完整性。沒有區塊確定性，這些合約的結果將是不確定的，為可能的爭議或攻擊（如雙花或交易撤銷）打開了大門。

雙花的概念是另一個展示區塊最終性重要性的例子。雙花是指同一個代幣在多筆交易中被花費多次的問題。這被認為是一種攻擊，因為它允許惡意行為者花費相同的代幣超過一次。區塊最終性通過確保交易執行後被記錄，從而防止雙花。一旦交易被確認並記錄在區塊鏈網絡上，區塊鏈帳本就永久記錄了一個代幣被花費來執行一筆特定交易。例如，一旦交易被驗證，所有節點在工作量證明網絡上分享相同的區塊鏈記錄，顯示這些代幣已被花費。這樣，惡意行為者就無法再次花費相同的代幣。

不同 Layer 1 中的區塊最終性

區塊的確定性決定了區塊鏈上每筆交易的永久性。然而，區塊鏈技術非常複雜，許多其他因素也參與了區塊鏈上的交易處理。

區塊確定性並不是交易處理中唯一涉及的事項。其他概念，如網絡延遲、區塊時間和每秒交易數（TPS）則更為重要。網絡延遲可以被描述為交易發出和確認之間的觀察時間。然而，區塊時間是在區塊可以被添加到網絡之前挖掘每個區塊所需的時間。每秒交易數（TPS）經常被與網絡延遲混淆，但TPS是網絡每秒可以處理的交易總數。它可以被描述為網絡的吞吐量。

其他概念，如區塊高度、區塊大小和孤立區塊，值得考慮。區塊高度和大小是指網絡鏈上當前區塊之前的區塊數量，大小是指鏈上可以記錄的總命運數量。例如，比特幣網絡上的典型區塊大小為1MB，以太坊的區塊大小也為1MB。鏈上的孤立區塊是最長鏈規則的結果。如前所述，比特幣通過採用最長的證明鏈遵循最長的鏈規則。由於這個規則，那些在更長的鏈上被丟棄的已挖掘區塊成為與區塊鏈的其餘部分分離的孤立區塊。

區塊最終性的障礙

硬分叉

區塊最終性的一個主要挑戰是硬分叉的發生。 當區塊鏈由於協議的變更或參與者之間的分歧而分裂成兩條不同的路徑時，就會發生硬分叉。 這創建了兩個版本的區塊鏈，兩者都可以暫時宣稱為合法鏈。 在最終性的情況下，硬分叉破壞了交易是永久和不可逆轉的確定性。 如果分叉鏈被接受為主導，則在先前鏈上確認的交易可能無效，從而削弱了用戶對網絡最終性的信任。

網絡延遲和通信延遲


影響區塊最終性的另一個問題是網絡延遲或節點之間的通信緩慢。在去中心化網絡中，節點必須頻繁通信以就區塊鏈的狀態達成一致並確認交易。如果通信出現延遲，無論是由於物理距離還是網絡擁擠，都會減慢區塊驗證的速度並導致交易最終性的不確定性。在權益證明或工作量證明系統中，區塊傳播緩慢可能導致暫時分叉，從而可能重新組織區塊，延遲交易最終性。

智能合約漏洞

智能合約的漏洞也對區塊確定性構成挑戰，特別是在像以太坊這樣支持去中心化應用的平台上。如果智能合約存在漏洞或被惡意行為者利用，最初被認為是最終的交易可能需要被撤銷或有爭議。雖然區塊鏈旨在防止篡改交易歷史，但智能合約的複雜性增加了額外的風險。如果合約受到侵害，後果可能很嚴重，即使是已經完成的交易也可能會被法律或社區介入無效化。

一個典型的例子是2016年臭名昭著的DAO黑客事件，攻擊者利用去中心化自治組織（DAO）程式碼中的漏洞，竊取了價值6000萬美元的以太幣。儘管區塊鏈技術在確認這些交易時實現了最終性，但該漏洞觸發了以太坊網絡上的硬分叉，導致以太經典的產生。

51% 攻擊

51%攻擊是區塊最嚴重的威脅之一。當單一實體或團體控制了50%以上的網絡計算能力或抵押代幣時，就會發生這種情況。憑藉這種多數，他們可以通過創建替代鏈、雙花或撤銷先前確認的交易來重寫區塊鏈的歷史。這種行為破壞了區塊的最終性的核心原則，因為攻擊者可以干擾曾經被認為安全和不可逆轉的區塊。儘管在大型、成熟的網絡上執行此類攻擊是困難的，但對於較小或分散程度較低的區塊鏈來說，這仍然是一個重大關注點。

結論

區塊確定性是區塊鏈技術的一個主要概念，因為它確保了一旦確認的交易是永久且不可逆轉的。它負責保護加密貨幣網路並防止惡意活動，如雙花。

隨著區塊網絡不斷增長，新的共識機制與實現區塊鏈最終性的新流程相繼產生。即便如此，區塊最終性仍然存在挑戰，凸顯了發展更強大網絡的重要性。