院士哈希函数是区块链的算法

① 区块链系统开发-区块链交易系统开发-的核心技术有哪些

区块链技术是当今新兴的一项技术，但这么说也不太妥当，因为十年前比特币的出现这项技术也随之诞生，但说其是当下很火热的技术是没问题的。区块链技术经过10年来的不断更新，终于在近两年都有了相关的应用落地，且进入了区块链3.0时代，未来的3-5年，相信会有更多的领域需要区块链系统来支撑。下面区块链系统开发路普达（loopodo）小编就带大家来看一下，区块链系统开发的几大核心技术。
一、哈希算法
哈希算法是区块链系统开发中用的最多的一种算法，哈希函数（Hash Function），也称为散列函数或杂凑函数，哈希函数可将任意长度的资料经由Hash算法转换为一组固定长度的代码，原理是基于一种密码学上的单向哈希函数，这种函数很容易被验证，但是却很难破解。通常业界使用y =h (x)的方式进行表示，该哈希函数实现对x进行运算计算出一个哈希值y。
二、非对称加密算法
非对称加密算法是一种密钥的保密方法，非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法
三、共识机制
所谓“共识机制”，是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，我们就可以认为全网对此也能够达成共识。
现今区块链的共识机制可分为四大类：工作量证明机制（PoW）、权益证明机制（PoS）、股份授权证明机制（DPoS）和Pool验证池。
四、智能合约
智能合约就是传统合约的数字化网络化版本。它们是区块链上运行的计算机程序，可以满足在源代码中写入的条件时自行执行。智能合约一旦编写好就可以被用户信赖，合约条款就不会被改变，因此合约是不可更改的，并且任何人也不能修改。
开发发人员会为智能合约编写代码，这样就是用于交易和两方乃至多方之间的任何交换行为。代码里会包含一些触发合约自动执行的条件。一旦完成编写，智能合约就会自动被上传到网络上。数据上传到所有设备上以后，用户就可以与执行程序代码的结果达成协议。
五、分布式存储
分布式存储是通过网络使用企业中的每台机器上的磁盘空间，并将这些分散的存储资源构成一个虚拟的存储设备，数据分散的存储在企业的各个角落。海量的数据按照结构化程度来分，可以大致分为结构化数据，非结构化数据，半结构化数据。
路普达网络科技专注区块链系统开发，以太坊开发，区块链交易系统开发、虚拟币平台开发，币币交易系统开发、数字货币钱包系统开发

② 区块链中哈希函数有什么用

哈希函数，又叫散列函数、散列算法，是一种从任何一种数据中创建小的数字“指纹”（也叫做摘要）的方法。什么意思呢？就是说，你输入任何长度、任何内容的数据，哈希函数输出固定长度、固定格式的结果，这个结果类似于你输入数据的指纹。只要输入发生变化，那么指纹一定会发生变化。不同的内容，通过哈希函数得到的指纹不一样。这就是哈希函数。

在分布式账本里，为了保证数据完整性，会采用哈希值进行校验。如，一笔交易、一页账本（也就是区块的概念），用了哈希之后生成摘要，意味着整个区块交易信息无法进行篡改（即无法在篡改数据之后保持摘要不变）。

区块链原始的定义或狭义的理解就是区块+链的形式，这个链是通过哈希链接起来，每一个区块可能都有很多交易，整个区块又可以通过哈希函数产生摘要信息，然后规定每一个区块都需要记录上一个区块的摘要信息，这样一来所有区块都可以连成一条链。

如果改了历史中某一个区块的数据，意味着这个区块摘要值（即哈希值）会改变，那么下一个区块中记录的上一个区块的哈希也得做相应的修改，以此类推，也就是说如果要修改历史记录的话，要从那一个点开始往后所有记录都要修改才能保证账本的合法性，哈希函数就提高了账本篡改的难度。

链乔教育在线旗下学硕创新区块链技术工作站是中国教育部学校规划建设发展中心开展的“智慧学习工场2020-学硕创新工作站 ”唯一获准的“区块链技术专业”试点工作站。专业站立足为学生提供多样化成长路径，推进专业学位研究生产学研结合培养模式改革，构建应用型、复合型人才培养体系。

③ 区块链技术中的哈希算法是什么

1.1. 简介

计算机行业从业者对哈希这个词应该非常熟悉，哈希能够实现数据从一个维度向另一个维度的映射，通常使用哈希函数实现这种映射。通常业界使用y = hash(x)的方式进行表示，该哈希函数实现对x进行运算计算出一个哈希值y。
区块链中哈希函数特性：

• 函数参数为string类型；

• 固定大小输出；

• 计算高效；

• collision-free 即冲突概率小：x != y => hash(x) != hash(y)
  
  隐藏原始信息：例如区块链中各个节点之间对交易的验证只需要验证交易的信息熵，而不需要对原始信息进行比对，节点间不需要传输交易的原始数据只传输交易的哈希即可，常见算法有SHA系列和MD5等算法
  

1.2. 哈希的用法

哈希在区块链中用处广泛，其一我们称之为哈希指针（Hash Pointer）
哈希指针是指该变量的值是通过实际数据计算出来的且指向实际的数据所在位置，即其既可以表示实际数据内容又可以表示实际数据的存储位置。下图为Hash Pointer的示意图

④ 小白如何秒懂区块链中的哈希计算

​ 小白如何秒懂区块链中的哈希计算

当我在区块链的学习过程中，发现有一个词像幽灵一样反复出现，“哈希”，英文写作“HASH”。

那位说“拉稀”同学你给我出去！！

这个“哈希”据说是来源于密码学的一个函数，尝试搜一搜，论文出来一堆一堆的，不是横式就是竖式，不是表格就是图片，还有一堆看不懂得xyzabc。大哥，我就是想了解一下区块链的基础知识，给我弄那么难干啥呀？！我最长的密码就是123456，复杂一点的就是654321，最复杂的时候在最后加个a，你给我写的那么复杂明显感觉脑力被榨干，仅有的脑细胞成批成批的死亡！为了让和我一样的小白同学了解这点，我就勉为其难，努力用傻瓜式的语言讲解一下哈希计算，不求最准确但求最简单最易懂。下面我们开始：

# 一、什么是哈希算法

## 1、定义：哈希算法是将任意长度的字符串变换为固定长度的字符串。

从这里可以看出，可以理解为给**“哈希运算”输入一串数字，它会输出一串数字**。

如果我们自己定义 “增一算法”，那么输入1，就输出2；输入100就输出101。

如果我我们自己定义“变大写算法”，那么输入“abc”输出“ABC”。

呵呵，先别打我啊！这确实就只是一个函数的概念。

## 2、特点：

这个哈希算法和我的“增一算法”和“变大写算法”相比有什么特点呢？

1）**确定性，算得快**：咋算结果都一样，算起来效率高。

2）**不可逆**：就是知道输出推不出输入的值。

3）**结果不可测**：就是输入变一点，结果天翻地覆毫无规律。

总之，这个哈希运算就是个黑箱，是加密的好帮手！你说“11111”，它给你加密成“”，你说“11112”它给你弄成“”。反正输入和输出一个天上一个地下，即使输入相关但两个输出毫不相关。

# 二、哈希运算在区块链中的使用

## 1、数据加密

**交易数据是通过哈希运算进行加密，并把相应的哈希值写入区块头**。如下图所示，一个区块头包含了上一个区块的hash值，还包含下一个区块的hash值。

1）、**识别区块数据是否被篡改**：区块链的哈希值能够唯一而精准地标识一个区块，区块链中任意节点通过简单的哈希计算都可以获得这个区块的哈希值，计算出的哈希值没有变化也就意味着区块链中的信息没有被篡改。

2）、**把各个区块串联成区块链**：每个区块都包含上一个区块的哈希值和下一个区块的值，就相当于通过上一个区块的哈希值挂钩到上一个区块尾，通过下一个区块的哈希值挂钩到下一个区块链的头，就自然而然形成一个链式结构的区块链。

## 2、加密交易地址及哈希

在上图的区块头中，有一个Merkle root（默克尔根）的哈希值，它是用来做什么的呢？

首先了解啥叫Merkle root？ 它就是个二叉树结构的根。啥叫二叉树？啥叫根？看看下面的图就知道了。一分二，二分四，四分八可以一直分下去就叫二叉树。根就是最上面的节点就叫 根。

这个根的数据是怎么来的呢？是把一个区块中的每笔交易的哈希值得出后，再两两哈希值再哈希，再哈希，再哈希，直到最顶层的数值。

这么哈希了半天，搞什么事情？有啥作用呢？

1）、**快速定位每笔交易**：由于交易在存储上是线性存储，定位到某笔交易会需要遍历，效率低时间慢，通过这样的二叉树可以快速定位到想要找的交易。

举个不恰当的例子：怎么找到0-100之间的一个任意整数？（假设答案是88）那比较好的一个方法就是问：1、比50大还是小？2、比75大还是小？3、比88大还是小？ 仅仅通过几个问题就可以快速定位到答案。

2）、**核实交易数据是否被篡改**：从交易到每个二叉树的哈希值，有任何一个数字有变化都会导致Merkle root值的变化。同时，如果有错误发生的情况，也可以快速定位错误的地方。

## 3、挖矿

  在我们的区块头中有个参数叫**随机数Nonce，寻找这个随机数的过程就叫做“挖矿”**！网络上任何一台机器只要找到一个合适的数字填到自己的这个区块的Nonce位置，使得区块头这6个字段（80个字节）的数据的哈希值的哈希值以18个以上的0开头，谁就找到了“挖到了那个金子”！既然我们没有办法事先写好一个满足18个0的数字然后反推Nounce，唯一的做法就是从0开始一个一个的尝试，看结果是不是满足要求，不满足就再试下一个，直到找到。

找这个数字是弄啥呢？做这个有什么作用呢？

1）、**公平的找到计算能力最强的计算机**：这个有点像我这里有个沙子，再告诉你它也那一个沙滩的中的一粒相同，你把相同的那粒找出来一样。那可行的办法就是把每一粒都拿起来都比较一下！那么比较速度最快的那个人是最有可能先早到那个沙子。这就是所谓的“工作量证明pow”，你先找到这个沙子，我就认为你比较的次数最多，干的工作最多。

2）、**动态调整难度**：比特币为了保证10分钟出一个区块，就会每2016个块（2周）的时间计算一下找到这个nonce数字的难度，如果这2016个块平均时间低于10分钟则调高难度，如高于十分钟则调低难度。这样，不管全网的挖矿算力是怎么变化，都可以保证10分钟的算出这个随机数nonce。

# 三、哈希运算有哪些？

说了这么多哈希运算，好像哈希运算就是一种似的，其实不是！作为密码学中的哈希运算在不断的发展中衍生出很多流派。我看了”满头包”还是觉得内在机理也太复杂了，暂时罗列如下，小白们有印象知道是怎么回事就好。

从下表中也可以看得出，哈希运算也在不断的发展中，有着各种各样的算法，各种不同的应用也在灵活应用着单个或者多个算法。比特币系统中，哈希运算基本都是使用的SHA256算法，而莱特币是使用SCRYPT算法，夸克币（Quark）达世币（DASH）是把很多算法一层层串联上使用，Heavycoin（HAV）却又是把一下算法并联起来，各取部分混起来使用。以太坊的POW阶段使用ETHASH算法，ZCASH使用EQUIHASH。

需要说明的是，哈希运算的各种算法都是在不断升级完善中，而各种币种使用的算法也并非一成不变，也在不断地优化中。

**总结**：哈希运算在区块链的各个项目中都有着广泛的应用，我们以比特币为例就能看到在**数据加密、交易数据定位、挖矿等等各个方面都有着极其重要的作用**。而哈希运算作为加密学的一门方向不断的发展和延伸，身为普通小白的我们，想理解区块链的一些基础概念，了解到这个层面也已经足够。

⑤ 区块链密码算法是怎样的

区块链作为新兴技术受到越来越广泛的关注，是一种传统技术在互联网时代下的新的应用，这其中包括分布式数据存储技术、共识机制和密码学等。随着各种区块链研究联盟的创建，相关研究得到了越来越多的资金和人员支持。区块链使用的Hash算法、零知识证明、环签名等密码算法:

Hash算法

哈希算法作为区块链基础技术，Hash函数的本质是将任意长度（有限）的一组数据映射到一组已定义长度的数据流中。若此函数同时满足：

（1）对任意输入的一组数据Hash值的计算都特别简单；

（2）想要找到2个不同的拥有相同Hash值的数据是计算困难的。

满足上述两条性质的Hash函数也被称为加密Hash函数，不引起矛盾的情况下，Hash函数通常指的是加密Hash函数。对于Hash函数，找到使得被称为一次碰撞。当前流行的Hash函数有MD5,SHA1,SHA2,SHA3。

比特币使用的是SHA256，大多区块链系统使用的都是SHA256算法。所以这里先介绍一下SHA256。

1、 SHA256算法步骤

STEP1：附加填充比特。对报文进行填充使报文长度与448模512同余（长度=448mod512），填充的比特数范围是1到512，填充比特串的最高位为1，其余位为0。

STEP2：附加长度值。将用64-bit表示的初始报文（填充前）的位长度附加在步骤1的结果后（低位字节优先）。

STEP3：初始化缓存。使用一个256-bit的缓存来存放该散列函数的中间及最终结果。

STEP4：处理512-bit（16个字）报文分组序列。该算法使用了六种基本逻辑函数，由64 步迭代运算组成。每步都以256-bit缓存值为输入，然后更新缓存内容。每步使用一个32-bit 常数值Kt和一个32-bit Wt。其中Wt是分组之后的报文，t=1,2,...,16 。

STEP5：所有的512-bit分组处理完毕后，对于SHA256算法最后一个分组产生的输出便是256-bit的报文。

2、环签名

2001年，Rivest, shamir和Tauman三位密码学家首次提出了环签名。是一种简化的群签名，只有环成员没有管理者，不需要环成员间的合作。环签名方案中签名者首先选定一个临时的签名者集合,集合中包括签名者。然后签名者利用自己的私钥和签名集合中其他人的公钥就可以独立的产生签名,而无需他人的帮助。签名者集合中的成员可能并不知道自己被包含在其中。

环签名方案由以下几部分构成：

（1）密钥生成。为环中每个成员产生一个密钥对(公钥PKi,私钥SKi)。

（2）签名。签名者用自己的私钥和任意n个环成员(包括自己)的公钥为消息m生成签名a。

（3）签名验证。验证者根据环签名和消息m,验证签名是否为环中成员所签,如果有效就接收,否则丢弃。

环签名满足的性质：

（1）无条件匿名性:攻击者无法确定签名是由环中哪个成员生成,即使在获得环成员私钥的情况下,概率也不超过1/n。

（2）正确性:签名必需能被所有其他人验证。

（3）不可伪造性:环中其他成员不能伪造真实签名者签名,外部攻击者即使在获得某个有效环签名的基础上,也不能为消息m伪造一个签名。

3、环签名和群签名的比较

（1）匿名性。都是一种个体代表群体签名的体制，验证者能验证签名为群体中某个成员所签，但并不能知道为哪个成员，以达到签名者匿名的作用。

（2）可追踪性。群签名中，群管理员的存在保证了签名的可追踪性。群管理员可以撤销签名，揭露真正的签名者。环签名本身无法揭示签名者,除非签名者本身想暴露或者在签名中添加额外的信息。提出了一个可验证的环签名方案,方案中真实签名者希望验证者知道自己的身份,此时真实签名者可以通过透露自己掌握的秘密信息来证实自己的身份。

（3）管理系统。群签名由群管理员管理，环签名不需要管理，签名者只有选择一个可能的签名者集合，获得其公钥，然后公布这个集合即可，所有成员平等。

链乔教育在线旗下学硕创新区块链技术工作站是中国教育部学校规划建设发展中心开展的“智慧学习工场2020-学硕创新工作站 ”唯一获准的“区块链技术专业”试点工作站。专业站立足为学生提供多样化成长路径，推进专业学位研究生产学研结合培养模式改革，构建应用型、复合型人才培养体系。

⑥ 鍖哄潡閾炬妧鏈4锛氬瘑鐮佸︿箣鍝堝笇

瀵嗙爜瀛︾殑鍔犲瘑瀹堟姢鑰咃細鍝堝笇鍑芥暟鍦ㄥ尯鍧楅摼涓鐨勫姏閲

鍦ㄦ暟瀛楃粡娴庣殑涓栫晫閲岋紝鍖哄潡閾炬妧鏈鍑鍊熷叾鍘讳腑蹇冨寲鍜屽畨鍏ㄦэ紝姝ｉ犺嗕紶缁熶氦鏄撴柟寮忋傛瘮鐗瑰竵鐨勮癁鐢燂紝灏辨槸瀵嗙爜瀛︽妧鏈鐗瑰埆鏄鍝堝笇鍑芥暟鐨勬澃浣溿傚搱甯屽嚱鏁帮紝杩欎釜鐪嬩技绁炵樼殑绠楁硶锛屽叾瀹炴壆婕旂潃鍏抽敭瑙掕壊锛岀‘淇濅簡浜ゆ槗鐨勯忔槑鎬у拰闃叉鸿瘓鑳藉姏銆

鍝堝笇鍑芥暟鐨勯瓟娉曪細纭瀹氭у拰鎶楀啿绐

鍝堝笇鍑芥暟鐨勬牳蹇冪壒鎬у湪浜庡叾鎺ユ敹浠讳綍杈撳叆骞剁敓鎴愬浐瀹氶暱搴﹁緭鍑猴紝濡係HA-256绠楁硶锛屽畠閫氳繃寮傛垨杩愮畻蹇閫熻＄畻锛岀敓鎴愮殑64浣16杩涘埗鏁ｅ垪鍊煎叿鏈夋棤娉曡繕鍘熺殑鍗曞悜鎬с傜悊鎯崇殑鍝堝笇鍑芥暟瑕佹眰鍏峰囦簲涓鐗规э細纭瀹氭с佸揩閫熻＄畻銆佹姉鍐茬獊銆侀洩宕╂晥搴斿拰闅愯棌銆傛姉鍐茬獊浣垮緱SHA-256閬垮厤浜嗗嚑涔庝笉鍙鑳界殑2^256娆¤緭鍏ュ啿绐侊紝濡傚湪妫娴媥code鍚庨棬鏃讹紝閫氳繃MD5鐨勬暎鍒楃‘璁よ蒋浠舵潵婧愮殑鐪熷疄鎬с

闅愯棌鐨勫姏閲忎笌puzzle friendliness

鍝堝笇鍑芥暟鐨勯殣钘忕壒鎬э紝濡侻D5锛岄氳繃娣诲姞闅忔満鎬т繚鎶や俊鎭锛屾瘮濡備笘鐣屾澂棰勬祴缁撴灉锛岃╅勬祴鍊煎彉寰楅毦浠ョ洿鎺ユ帹鏂銆傝宲uzzle friendliness锛屽嵆闅句互蹇閫熸壘鍒版弧瓒崇壒瀹氭潯浠剁殑杈撳叆锛屾ｆ槸姣旂壒甯佸伐浣滈噺璇佹槑锛圥roof of Work锛夎儗鍚庣殑鍏抽敭鏈哄埗锛屽畠纭淇濅簡鍖哄潡閾剧殑瀹夊叏鎬у拰鍘讳腑蹇冨寲銆

SHA-256鐨勮＄畻涔嬫梾

SHA-256绠楁硶鐨勮＄畻杩囩▼鏋佷负澶嶆潅锛岄氳繃64娆¤凯浠ｏ紝鍒濆嬪悜閲忓拰杞娆℃洿鏂拌勫垯锛屼互鍙64涓璐ㄦ暟绔嬫柟鏍圭殑甯搁噺鍙備笌锛岀‘淇濅簡姣忎竴姝ョ殑杩愮畻閮芥槸鐙涓鏃犱簩鐨勩傚湪娑堟伅澶勭悊闃舵碉紝鍗充娇鏄鐭杈撳叆锛屼篃浼氳鎵╁睍骞跺～鍏呰嚦512浣嶇殑鍊嶆暟锛屼互閫傚簲Merkle-Damgard缁撴瀯锛屼负鍖哄潡閾剧殑鍔犲瘑鍜岄獙璇佹彁渚涘熀纭銆

鍖哄潡閾句腑鐨勫搱甯屽簲鐢

鍦ㄥ尯鍧楅摼涓栫晫锛屽搱甯屽嚱鏁扮殑浣滅敤鑷冲叧閲嶈併傚伐浣滈噺璇佹槑鏈哄埗涓锛岀熆宸ラ渶瑙ｅ喅澶嶆潅鐨勫搱甯岃＄畻闅鹃橈紝鑰屽尯鍧楀唴瀹圭殑鏍￠獙鍒欎緷璧栦簬鍝堝笇鍊肩殑涓鑷存с傝繖浜涘姛鑳界‘淇濅簡浜ゆ槗鐨勪笉鍙绡℃敼鎬э紝鏄鍖哄潡閾惧幓涓蹇冨寲淇′换鍩虹煶鐨勪竴閮ㄥ垎銆傛繁鍏ョ悊瑙ｅ搱甯岋紝灏辨槸鎺屾彙浜嗗尯鍧楅摼鎶鏈鐨勪竴鎶婇挜鍖欙紝濡傘1銆態lock hashing algorithm, 銆2銆戞瘮鐗瑰竵涔︾睄PDF, 銆3銆慡HA-2, 銆4銆慡HA256绠楁硶璇﹁В绛夎祫婧愶紝涓烘帰绱㈣繖涓鍔犲瘑瀹囧畽鎻愪緵浜嗗疂璐电殑鐭ヨ瘑銆

鍖哄潡閾炬妧鏈鐨勫瘑鐮佸︿箣鏃咃紝鍝堝笇鍑芥暟鏃犵枒鏄閭ｄ釜涓嶅彲鎴栫己鐨勫畧鎶よ咃紝瀹冪殑绁炵樹笌鍔涢噺锛屾ｉ┍鍔ㄧ潃鏁板瓧缁忔祹鐨勯潻鏂般