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哈希函数存在在区块链的哪一层

发布时间:2025-02-04 14:30:36

1. 区块链hash值如何上链(区块链中的hash算法)

区块链中的哈希算法

哈希算法是区块链中最重要的一个底层技术。是用来识别交易数据的一种方法,具有唯一性。加密哈希算法是数据的“指纹”。

加密哈希算法具有5大特征:

1、能够为任意类型的数据快速创建哈希值。

2、确定性。哈希算法为相同的输入数据总能产生相同的哈希值。

3、伪随性。当输入数据被改变时,哈希算法返回的哈希值的变化是不可预测的。不可能根据输入数据预测哈希值。

4、单向函数。不可能基于哈希值恢复原始输入数据。单独根据哈希值是不可能了解任何输入数据的信息。

5、防碰撞。不同数据块产生相同哈希值的机会很小。

区块链中的哈希值是什么意思?

如果你对区块链领域有所了解,那么你一定听说过哈希值,或许我们在浏览区块链信息时会经常看到哈希值,但是如果让我们说说哈希值到底是什么,可能我们也并不能说明白。我知到,虽然很多人都已经进入币圈很久,但是对于区块链领域的一些概念还处于一个一知半解,知道又不完全清楚的状态。其实哈希就是一种压缩信息的方法,我们可以通过哈希将很长的一段文字压缩成一小段乱码,那么区块链中的哈希值是什么意思呢?现在就让我来为大家详细的讲解一下。

哈希值是将任意长度的输入字符串转换为密码并进行固定输出的过程。哈希值不是一个“密码”,我们不能通过解密哈希来检索原始数据,它是一个单向的加密函数。

区块链哈希是什么?如果是刚开始了解区块链,就需要结合“区块”的概念来一起理解了。每一个区块,包含的内容有数据信息,本区块的哈希值以及上一个区块的哈希值。区块中的数据信息,主要是交易双方的地址与此次交易数量还有交易时间信息等。而哈希值就是寻找到区块,继而了解到这些区块信息的钥匙。以上就是区块链中哈希的含义了。

区块链通过哈希算法对一个交易区块中的交易信息进行加密,并把信息压缩成由一串数字和字母组成的散列字符串。金窝窝集团分析其哈希算法的作用如下: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接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。

在区块链中,每个块都有前一个块的哈希值,前一个块被称为当前块的父块,如果考虑父块有一个当前区块。它将会有上一个块的哈希值即父块。

在区块链中,每个块都有前一个块的哈希值。当我们更改当前块中的任何数据时,块的哈希值将被更改,这将影响前一个块,因为它有前一个块的地址。例如,如果我们只有两个块,一个是当前块,一个是父块。当前块将拥有父块的地址。如果需要更改当前块中的数据,还需要更改父块。当只有两个数据块时,很容易更改数据,但是现在,当我们在区块链中实现时,2020-01-2412:32已经挖掘了614272个块,而614272(th)块的哈希值为。如果我们要更改当前块614272(th)中的数据,614271块的哈希地址必须更改,但是614271块的哈希是不可能更改的,所以这就是区块链被称为不可变的,数据可信的。区块链的第一个块,称为起源块。你可以从这个起源块中看到有多少块被开采到现在。

如果我们对输入的任何部分做一个小的改变,输出就会有一个大的改变,请看下面的例子以获得更多的理解。哈希值是区块链技术不可变的和确定的潜力核心基础和最重要的方面。它保留了记录和查看的数据的真实性,以及区块链作为一个整体的完整性。

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区块链技术

背景:比特币诞生之后,发现该技术很先进,才发现了区块链技术。比特币和区块链技术同时被发现。

1.1比特币诞生的目的:

①货币交易就有记录,即账本;

②中心化机构记账弊端——可篡改;易超发

比特币解决第一个问题:防篡改——hash函数

1.2hash函数(加密方式)

①作用:将任意长度的字符串,转换成固定长度(sha256)的输出。输出也被称为hash值。

②特点:很难找到两个不同的x和y,使得h(x)=h(y)。

③应用:md5文件加密

1.3区块链

①定义

区块:将总账本拆分成区块存储

区块链:在每个区块上,增加区块头。其中记录父区块的hash值。通过每个区块存储父区块的hash值,将所有的区块按照顺序连接起来,形成区块链。

②区块链如何防止交易记录被篡改

形成区块链后,篡改任一交易,会导致该交易区块hash值和其子区块中不同,发现篡改。

即使继续篡改子区块头中hash值,会导致子区块hash值和孙区块中不同,发现篡改。

1.4区块链本质

①比特币和区块链本质:一个人人可见的大账本,只记录交易。

②核心技术:通过密码学hash函数+数据结构,保证账本记录不可篡改。

③核心功能:创造信任。法币依靠政府公信力,比特币依靠技术。

1.5如何交易

①进行交易,需要有账号和密码,对应公钥和私钥

私钥:一串256位的二进制数字,获取不需要申请,甚至不需要电脑,自己抛硬币256次就生成了私钥

地址由私钥转化而成。地址不能反推私钥。

地址即身份,代表了在比特币世界的ID。

一个地址产生之后,只有进入区块链账本,才能被大家知道。

②数字签名技术

签名函数sign(张三的私钥,转账信息:张三转10元给李四)=本次转账签名

验证韩式verify(张三的地址,转账信息:张三转10元给李四,本次转账签名)=True

张三通过签名函数sign(),使用自己的私钥对本次交易进行签名。

任何人可以通过验证韩式vertify(),来验证此次签名是否有由持有张三私钥的张三本人发出。是返回true,反之为false。

sign()和verify()由密码学保证不被破解。·

③完成交易

张三将转账信息和签名在全网供内部。在账户有余额的前提下,验证签名是true后,即会记录到区块链账本中。一旦记录,张三的账户减少10元,李四增加10元。

支持一对一,一对多,多对已,多对多的交易方式。

比特币世界中,私钥就是一切!!!

1.6中心化记账

①中心化记账优点:

a.不管哪个中心记账,都不用太担心

b.中心化记账,效率高

②中心化记账缺点:

a拒绝服务攻击

b厌倦后停止服务

c中心机构易被攻击。比如破坏服务器、网络,监守自盗、法律终止、政府干预等

历史上所有有中心化机构的机密货币尝试都失败了。

比特币解决第二个问题:如何去中心化

1.7去中心化记账

①去中心化:人人都可以记账。每个人都可以保留完整的账本。

任何人都可以下载开源程序,参与P2P网络,监听全世界发送的交易,成为记账节点,参与记账。

②去中心化记账流程

某人发起一笔交易后,向全网广播。

每个记账节点,持续监听、持续全网交易。收到一笔新交易,验证准确性后,将其放入交易池并继续向其它节点传播。

因为网络传播,同一时间不同记账节点的交一次不一定相同。

每隔10分钟,从所有记账节点当中,按照某种方式抽取1名,将其交易池作为下一个区块,并向全网广播。

其它节点根据最新的区块中的交易,删除自己交易池中已经被记录的交易,继续记账,等待下一次被选中。

③去中心化记账特点

每隔10分钟产生一个区块,但不是所有在这10分钟之内的交易都能记录。

获得记账权的记账节点,将得到50个比特币的奖励。每21万个区块(约4年)后,奖励减半。总量约2100万枚,预计2040年开采完。

记录一个区块的奖励,也是比特币唯一的发行方式。

④如何分配记账权:POW(proofofwork)方式

记账几点通过计算一下数学题,来争夺记账权。

找到某随即数,使得一下不等式成立:

除了从0开始遍历随机数碰运气之外,没有其它解法,解题的过程,又叫做挖矿

谁先解对,谁就得到记账权。

某记账节点率先找到解,即向全网公布。其他节点验证无误之后,在新区块之后重新开始新一轮的计算。这个方式被称为POW。

⑤难度调整

每个区块产生的时间并不是正好10分钟

随着比特币发展,全网算力不算提升。

为了应对算力的变化,每隔2016个区块(大约2周),会加大或者减少难度,使得每个区块产生的平均时间是10分钟。

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区块链自动交易流程

区块链自动交易流程:

第一步:交易的生成。当前所有者利用私钥对前一次交易和下一位所有者签署一个数字签名,并将这个签名附加在这枚货币的末尾,制作成交易单。

第二步:交易的传播。当前所有者将交易单广播至全网,每个节点会将数笔未验证的交易Hash值收集到区块中,每个区块可以包含数百笔或上千笔交易。

第三步:工作量证明。

第四步:全节点验证。

第五步:区块链记录。

区块链中的哈希值是什么?

区块链中的哈希值是将任意长度的输入字符串转换为密码并进行固定输出的过程。哈希值不是一个“密码”,不能通过解密哈希来检索原始数据,它是一个单向的加密函数。

在区块链中,每个块都有前一个块的哈希值。当更改当前块中的任何数据时,块的哈希值将被更改,这将影响前一个块,因为它有前一个块的地址。例如如果只有两个块,一个是当前块,一个是父块。当前块将拥有父块的地址,如果需要更改当前块中的数据,还需要更改父块。

一个加密哈希函数需要具备以下几个关键的特性才能被认为是有用的

1、每个哈希值都是不同的。

2、对于相同的消息,总是生成相同的哈希值。

3、不可能根据哈希值来决定输入。

4、即使对输入的整个哈希值做一个小的更改也会被更改。

2. 区块链网络层包括哪些,区块链技术体系架构的网络层主要包括

1分钟带你快速了解区块链的技术模型架构

区块链技术性并并不是一项单一的技术性,只是多种多样技术性融合自主创新的结果,其实质是一个弱管理中心的、自信赖的最底层构架技术性。

区块链技术性实体模型由上而下包含数据信息层、传输层的共识层、鼓励层、合同层和网络层。每一层具有一项关键作用,不一样等级中间互相配合,一同搭建一个去管理中心的使用价值传送管理体系。

数据信息层的特性是不能伪造、全备份数据、彻底公平(数据信息、管理权限、编码),而其算法设计是区块链,包含区块链头和区块材。区块链头由三组区块链数据库,一组数据库是父区块链哈希值,用以该区域块与区块链中的前一区块链相互连接;二组数据库是Merkle根,一种用于合理地小结区块链中全部买卖的算法设计;三组数据库是难度系数总体目标、时间格式和Nonce与生产制造区块链有关。

传输层封装了P2P网络体制、散播和认证体制等技术性。在传输层中,新的买卖向各大网站开展广播节目,每一个连接点都将接到的交易信息列入一个区块链中,且每一个连接点都试着在自身的区块链中寻找一个具备充足难度系数的劳动量证实,当一个连接点找到一个劳动量证实(得到装包区块链的资质),它就向各大网站开展广播节目(新装包的区块链),当且仅当包括在该区域块中的全部买卖全是合理的且以前未存有过的,别的连接点才认可该区域块的实效性,而表明认可接纳的方式,则是在追随该区域块的结尾,生产制造新的区块链以增加该传动链条,而将被接纳区块链的任意散列值视作在于新区块链的任意散列值。

的共识层封装了节点的各种共识机制优化算法,它是区块链的关键技术,由于这决策了区块链的造成,而记帐决策方法可能危害全部系统软件的安全系数和稳定性。现阶段早已发生了十余种共识机制优化算法,在其中较为知名的有劳动量证实体制(POW)、好用拜占庭容错机制优化算法(PBFT)、利益证实体制(POS)、股权授权证明体制。

鼓励层包含发售体制和激励制度。简易而言,激励制度是根据经济发展均衡的方式,激励连接点参加到维护保养区块链系统优化运作中,避免对总帐簿开展伪造,使长期性保持区块链互联网运作的驱动力。

合同层具备可编程控制器的特点,关键包含智能合约、共识算法、脚本制作、编码,是区块链可编程控制器特点的基本。将编码置入区块链或动态口令中,完成能够自定的智能合约,并在做到某一明确的约束的状况下,不用经过第三方就可以全自动实行,是区块链去信赖的基本。

网络层封装了区块链的各种各样应用领域和实例,跟电脑的应用软件、电脑浏览器上的门户网等很类似,将区块链关键技术布署在如以太币、EOS上并在实际中落地式。

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什么是区块链

区块链的意思是一个信息技术领域的术语。从本质上讲,它是一个共享数据库,存储于其中的数据或信息,具有“蠢并不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。

它最早出现在1991年,由一群研究人员用来给数字化文档打时间戳。以使得这些文档不能被篡改,看上去区块链技术就像一位公证人一样。

一条区块链就是对所有人完全公开的分布式账本,它有一个很有趣的属性:一旦数据被记录到区块链中后就带烂迹很难再发生改变。那么它到底是如何工作的呢?接下来让我们首先来观察一下单个区块的组成。

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一般说来,区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。其中,数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等基础数据和基本算法;网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等。

区块链技术框架有哪些?

当前主流的区块链架构包含六个层级:网络层、数据层、共识层、激励层、合约层和应用层。图中将数据层和网络层的位置进行了对调,主要用途将在下一节中详述。

网络层:区块链网络本质是一个P2P(Peer-to-peer点对点)的网络,网络中的资源和服务分散在所有节点上,信息的传输和服务的实现都直接在节点之间进行,可以无需中间环节和服务器的介入。每一个节点既接收信息,也产生信息,节点之间通过维护一个共同的区块链来同步信息,当一个节点创造出新的区块后便以广播的形式通知其他节点,其他节点收到信息后对该区块进行验证,并在该区块的基础上去创建新的区块,从而达到全网共同维护一个底层账本的作用。所以网络层会涉及到P2P网络,传播机制,验证机制等的设计,显而易见,这些设计都能影响到区块信息的确认速度,网络层可以作为区块链技术可扩展方案中的一个研究方向;

数据层:区块链的底层数据是一个区块+链表的数据结构,它包括数据区块、链式结构、时间戳、哈希函数、Merkle树、非对称加密等设计。其中数据区块、链式结构都可作为区块链技术可扩展方案对数据层研究时的改进方向。

共识层:它是让高度分散的节点对区块数据的有效性达到快速共识的基础,主要的共识机制有POW(ProofOfWork工作量证明机制),POS(ProofofStake权益证明机制),DPOS(DelegatedProofofStake委托权益证明机制)和PBFT(实用拜占庭容错)等,它们一直是区块链技术可扩展方案中的重头戏。

激励层:它是大家常说的挖矿机制,用来设计一定的经济激励模型,鼓励节点来参与区块链的安全验证工作,包括发行机制,分配机制的设计等。这个层级的改进貌似与区块链可扩展并无直接联系。

合约层:主要是指各种脚本代码、算法机制以及智能合约等。第一代区块链严格讲这一层是缺失的,所以它们只能进行交易,而无法用于其他的领域或是进行其他的逻辑处理,合约层的出现,使得在其他领域使用区块链成为了现实,以太坊中这部分包括了EVM(以太坊虚拟机)和智能合约两部分。这个层级的改进貌似给区块链可扩展提供了潜在的新方向,但结构上来看貌似并无直接联系

应用层:它是区块链的展示层,包括各种应用场景和案例。如以太坊使用的是truffle和web3-js.区块链的应用层可以是移动端,web端,或是是融合进现有的服务器,把当前的业务服务器当成应用层。这个层级的改进貌似也给区块链可扩展提供了潜在的新方向,但结构上来看貌似并无直接联系。

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。

区块链的层级结构(什么是区块链的Layer0/1/2)

分层结构是区块链处理数据和运行的基础。

为了寻找到区块链的可扩展性方案,学术研究领域(通常论文中)所指的区块链被分为三层:Layer0、Layer1和Layer2。

通常,区块链系统主要分为:应用层、激励层、共识层、网络层和数据层,共六层,主要体现在初期的比特币系统上。随着智能合约的产生,在应用层和激励层之间加入了合约层,主要体现在以太坊系统中。

对于每一层的内容如上图所示,但在具体的不同系统中所使用的技术可能并不相同,比如共识层主要完成节点之间的共识,除了工作量证明机制(ProofofWork)还有权益证明机制(ProofofStake)和拜占庭容错机制(ByzantineFaultTolerance(BFT)等方式。

数据层、网络层、共识层三者构成了区块链层级的底层基础,也是区块链必不可少的三个元素,缺少任何一个都无法称之为真正的区块链技术。

区块链分层结构对应到OSI体系7层模型和TCP/IP4层模型下的对比如下图所示。

如果我们再聚焦TCP/IP的四层,特别是上面的「应用层」的话,我们会看到,有可能区块链是把原来只专注于信息传递的应用层,分出来一个专门用于价值转移的新层。因此,我们可以认为TCP/IP四层拆分成了五层,将区块链视为TCP/IP的一层:价值层。

一般认为比特币、以太坊、EOS是区块链1.0、2.0、3.0的代表,如果去看它们的分层也很有意思:

从比特币到以太坊,增加了合约层。从以太坊到EOS,因为采用DPOS,激励层实际上合并到了共识层。而EOS增加出来两层:①工具层,以让在其上更容易开发应用;②生态层,它自身的定位是一个开源软件,那么其他人可以用它的开源软件建立行业链、领域链。

徐忠、邹传伟写了一篇央行工作论文,从经济学的角度探讨区块链,试图给出一种Token范式。其中,实际上他们给出了一个分层模型,这回是内外分层:里层是共识,又分:Token、智能合约、共识算法;处在共识边界与区块链边界,是区块链内的其他信息;处在区块链边界之外,是互联网和实体世界。

一些系统为了提升性能,其实对它的分布式网络也进行了分层。也就是,不是所有的节点都是平等的。

比如,以下是EOS的分层。

为了让区块链变得有用,又有人从其他视角进行讨论。ENChain.Asia的朱峰在BAO白皮书中提出了「自组织商业体7层模型」,这个模型又被在《通证经济的模型与实践》(0.2)报告中引述,称之为「自商业七层模型」。

不过,要注意的是,这里的「激励层」,和我们通常说区块链的激励层,有相似之处,又不一样。之前我们讨论激励层,往往是在公链原生代币的角度讨论的,而这里的激励层,则是通证层面讨论的。

火币研究院在2018年12月的一份报告《区块链四层应用模型的构建与解析》中,给出了一个四层的应用模型,很有意思:

参考文献:

1.区块链十年:各种各样的层

2.区块链六大层级结构你知道多少?-知乎

3.区块链的六个分层级结构介绍-区块链-电子发烧友网

区块链结构层是什么?

区块链总共有六个层级结构,这六个层级结构自下而上是:数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。

数据层——数据层是区块链六个层级结构里面的最底层。数据层我们可以理解成数据库,只不过对于区块链来说,这个数据库是不可篡改的、分布式存储的数据库,也就是所谓的分布式账本。

合约层——合约层主要包括各种脚本、代码、算法机制、智能合约,是区块链可编程的基础。我们说的智能合约便属于合约层。如果说比特币系统不够智能,那么以太坊提出的智能合约则能够满足许多应用场景。合约层的原理主要是将代码嵌入到区块链系统上,用这种方式来实现能够自定义的智能合约。这样一来,在区块链系统上,一旦触发了智能合约的条款,系统就能够自动执行命令。

网络层——区块链的网络系统,本质上是一个P2P(点对点)网络,点对点意味着不需要一个中间环节或者中心化服务器来操控这个系统,网络中的所有资源和服务都是分配在各个节点手中的,信息的传输也是两个节点之间直接往来就可以了。不过,需要注意的是P2P(点对点)并不是中本聪发明的,区块链只是融合了这一技术而已。所以,区块链的网络层实际上就是一个特别强大的点对点网络系统。在这个系统上,每一个节点既可以生产信息,也可以接收信息,就好比发邮件,你既可以编写自己的邮件,也可以收到别人给你发送的邮件。

应用层——应用层就是区块链的各种应用场景和案例,我们现在说的区块链+就是所谓的应用层。目前已经落地的区块链应用主要是搭建在ETH、EOS等公链上的各类区块链应用,博彩、游戏类的应用比较多。真正实用的区块链落地应用,目前有由CoinBank投资的全球首条物联网落地应用。

共识层——在区块链的世界里,共识,简单来说就是全网要依据一个统一的、大家一致同意的规则来维护更新区块链系统这个总账本,类似于更新数据的规则。让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效达成共识,是区块链的核心技术之一,也是区块链社区的治理机制。目前主流的共识机制算法有:比特币的工作量证明(POW)、以太坊的权益证明(POS)、EOS的委托权益证明(DPOS)等等。数据层、网络层、共识层这三层保证了区块链上有数据、有网络、有规则。

激励层——激励层就是所谓的挖矿机制,挖矿机制其实可以理解成激励机制:你为区块链系统做了多少贡献,你就可以得到多少奖励。用这种激励机制,能够鼓励全网节点参与区块链上的数据记录和维护工作。

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