⑴ 区块链中哈希算法的特点是什么
哈希算法可以作为一个很小的计算机程序来看待,无论输入数据的大小及类型如何,它都能将输入数据转换成固定长度的输出。哈希算法在任何时候都只能接受单条数据的输入,并依靠输入数据创建哈希值。
根据最终产生的哈希值的长度不同,有不同的哈希算法。
在区块链中使用的为加密哈希算法,其特点有:
1、能够为任何类型的数据快速创建哈希值
2、确定性
3、伪随机
4、单向函数
5、防碰撞
⑵ 区块链中的哈希值是什么
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。
⑶ 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。
⑷ 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
⑸ 区块链中的哈希值是什么
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:
区块链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“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。基于这些特征,区块链技术奠定了坚实的“信任”基础,创造了可靠的“合作”机制,具有广阔的运用前景。2019年1月10日,国家互联网信息办公室发布《区块链信息服务管理规定》 。
⑹ 区块链哈希算法是什么
哈希算法也被称为“散列”,是区块链的四大核心技术之一。是能计算出一个数字消息所对应的、长度固定的字符串(又称消息摘要)的算法。由于一段数据只有一个哈希值,所以哈希算法可以用于检验数据的完整性。在快速查找和加密算法的应用方面,哈希算法的使用非常普遍。
在互联网时代,尽管人与人之间的距离更近了,但是信任问题却更严重了。 现存的第三方中介组织的技术架构都是私密而且中心化的,这种模式永远都无法从根本上解决互信以及价值转移的问题。因此,区块链技术将会利用去中心化的数据库架构完成数据交互信任背书,实现全球互信的一大跨步。在这一过 程中,哈希算法发挥了重要作用。
散列算法是区块链中保证交易信息不被篡改的单向密码机制。区块链通过散列算法对一个交易区块中的交易进行加密,并把信息压缩成由一串数字和字母组成的散列字符串。区块链的散列值能够唯一而准确地标识一个区块。在验证区块的真实性时,只需要简单计算出这个区块的散列值,如果没有变化就 意味着这个区块上的信息是没有被篡改过的。
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。
⑺ 什么是区块链土豆链Potato chain又是什么
关于这个问题,其实建议你去游说社区看一下(网页链接),那里有大佬大V为你解答。这里我为你分享一篇阮一峰老师的文章,应该能对你的问题作出解答。
一、区块链的本质
区块链是什么?一句话,它是一种特殊的分布式数据库。
现在的规则是,新节点总是采用最长的那条区块链。如果区块链有分叉,将看哪个分支在分叉点后面,先达到6个新区块(称为"六次确认")。按照10分钟一个区块计算,一小时就可以确认。
由于新区块的生成速度由计算能力决定,所以这条规则就是说,拥有大多数计算能力的那条分支,就是正宗的区块链。
九、总结
区块链作为无人管理的分布式数据库,从2009年开始已经运行了8年,没有出现大的问题。这证明它是可行的。
但是,为了保证数据的可靠性,区块链也有自己的代价。一是效率,数据写入区块链,最少要等待十分钟,所有节点都同步数据,则需要更多的时间;二是能耗,区块的生成需要矿工进行无数无意义的计算,这是非常耗费能源的。
因此,区块链的适用场景,其实非常有限。
不存在所有成员都信任的管理当局
写入的数据不要求实时使用
挖矿的收益能够弥补本身的成本
如果无法满足上述的条件,那么传统的数据库是更好的解决方案。
目前,区块链最大的应用场景(可能也是唯一的应用场景),就是以比特币为代表的加密货币。
⑻ 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。
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⑼ 三. 区块链系统的核心之一-分布式共识机制
拜占庭将军问题(Byzantine Generals Problem),是由莱斯利·兰波特在其同名论文中提出的分布式对等网络通信容错问题。
在分布式计算中,不同的计算机通过通讯交换信息达成共识而按照同一套协作策略行动。但有时候,系统中的成员计算机可能出错而发送错误的信息,用于传递信息的通讯网络也可能导致信息损坏,使得网络中不同的成员关于全体协作的策略得出不同结论,从而破坏系统一致性。这个难题被称为“拜占庭容错”,或者“两军问题”。
拜占庭假设是对现实世界的模型化。拜占庭将军问题被认为是容错性问题中最难的问题类型之一。拜占庭容错协议要求能够解决由于硬件错误、网络拥塞或断开以及遭到恶意攻击,其他计算机和网络可能出现不可预料的行为而带来的各种问题。并且拜占庭容错协议还要满足所要解决的问题要求的规范。
在拜占庭时代有一个墙高壁厚的城邦——拜占庭,高墙之内存放在世人无法想象多的财富。拜占庭被其他10个城邦所环绕,这10个城邦也很富饶,但和拜占庭相比就有天壤之别了。
拜占庭的十个邻居都觊觎它的财富,并希望侵略并占领它。但是,拜占庭的防御非常强大,任何单个城邦的入侵行动都会失败,而入侵者的军队也会被歼灭,使得该城邦自身遭到其他互相觊觎对方的九个城邦的入侵和劫掠。
拜占庭的防御很强,十个城邦中要有一半以上同时进攻才能攻破它。也就是说,如果有六个或者以上的相邻城邦一起进攻,他们就会成功并获得拜占庭的财富。然而,如果其中有一个或者更多城邦背叛了其他城邦,答应一起入侵但在其他城邦进攻的时候又不干了,也就导致只有五支或者更少的城邦的军队在同时进攻,那么所有的进攻城邦的军队都会被歼灭,并随后被其他的(包括背叛他们的那(几)个)城邦所入侵和劫掠。
这是一个由许多不互相信任的城邦构成的一个网络。城邦们必须一起努力以完成共同的使命。而且,各个城邦之间通讯和协调的唯一途径是通过信使骑马在城邦之间传递信息。城邦的决策者们无法聚集在一个地方开个会(所有的城邦的决策者都不互相信任自己的安全会在自己的城堡或者军队范围之外能够得到保障)。
城邦的决策者可以在任意时间以任意频率派出任意数量的信使到任意的对方。每条信息都包含如下的内容:“我城邦将在某一天的某个时间发动进攻,你城邦愿意加入吗?”。如果收信城邦同意了,该城邦就会在原信上附上一份签名了的或盖了图章的(以就是验证了的)回应然送回发信城邦。然后,再把新合并了的信息的拷贝一一发送给其他八个城邦,要求他们也如此这样做。最后的目标是,通过在原始信息链上盖上他们所有十个城邦的决策者的图章,让他们在时间上达成共识。最后的结果是,会有一个盖有十个同意同一时间发动进攻的图章信息包,和一些被抛弃了的包含部分但不是全部图章的信息包。
在这个过程中首先出现了第一个问题,就是如果每个城邦向其他九个城邦派出一名信使,那么就是十个城邦每个派出了九名信使,也就是在任何一个时间又总计90次的传输,并且每个城市分别收到九个信息,可能每一封都写着不同的进攻时间。
在这个过程中还有第二个问题,就是部分城邦会答应超过一个的攻击时间,故意背叛进攻发起人,所以他们将重新广播超过一条(甚至许许多多条)的信息包,由此产生许多甚至无数的足以淹没一切的杂音。
有了以上两个问题,整个网络系统可能迅速变质,并演变成不可信的信息和攻击时间相互矛盾的纠结体。
拜占庭假设是对现实网络世界的一种模型化。在现实网络世界中由于硬件错误、网络拥塞或断开以及遭到恶意攻击,网络可能出现许许多多不可预料的行为。拜占庭容错协议必须处理这些失效,并且还要使这些协议满足所要解决的问题所要求的规范。
对于拜占庭将军问题中本聪的区块链给出了比较圆满的解决方案。也就是比较圆满的解决了上述的两个问题。
拜占庭将军问题的第一个问题从本质上来讲就是时间和空间的障碍导致信息的不准确和不及时。
区块链对于第一个问题的解决方案是利用分布式存储技术和比特流技术(BT技术,一种新型的点对点传输技术,具有节点同时作为客户端和服务器端和没有中心服务器等特点),将整个网络系统内的所有交易信息汇总为一个统一的,分布式存储的,近乎实时同步更新的电子总账。统一的分布式共同账本就解决了空间障碍问题;而近乎同步进行的,实时的,持续的对所有账本备份的更新、对账则解决了时间障碍问题。
这个过程较具体一点的描述大概是将区块链系统内所有的交易活动的记录数据统一于一种标准化的总帐上;区块链系统的每一个节点都会保存一份总帐的备份;所有总帐的备份都是在实时的,持续的更新、对账、以及同步着。区块链系统的每一个节点能在这本总帐里记上添加记录;每一笔新添加的记录都会实时的广播到区块链系统内;所以在每一个节点上的每一份总帐的备份都是几乎同时更新的,并且所有的总帐的备份保持着同步。
拜占庭将军问题的第二个问题从本质上来讲就是关于信息过量问题和信息干扰问题。信息过量和信息干扰问题导致决策延迟,甚至决策系统崩溃而无法决策。
区块链对于第二个问题的解决方案是区块链系统的任何一个节点在发送每一笔新添加的记录时需要附带一条额外的信息。对区块链系统的任何一个节点来说这条额外的信息的获得都是有成本的,并且只能有一个节点可以获得。这样就解决了区块链系统的任何一个节点新添加额外信息时的信息多且乱而无法达成一致的问题。在这里,区块链系统的任何一个节点获得那条附带的额外的信息的过程就是著名的工作量证明机制。
共识机制主要解决区块链系统的数据如何记录和如何保存的问题。工作量证明机制就是要求区块链系统的节点通过做一定难度的工作得出一个结果的过程。
区块链系统中某节点生成了一笔新的交易记录,并且该节点将这笔新的交易记录向全网广播。全网各个节点收到这个交易记录并与其他所有准备打包进区块的交易记录共同组成交易记录列表。在列表内先对所有交易进行两两的哈希计算;再对以获得的哈希值进行哈希计算获得Merkle树和Merkle树的根值;把Merkle树的根值及其他相关字段组装成区块头。
各个节点将区块头的80字节数据加上一个不停的变更的区块头随机数一起进行不停的哈希运算(实际上这是一个双重哈希运算);不停的将哈希运算结果值与当前网络的目标值做对比,直到哈希运算结果值小于目标值,就获得了符合要求的哈希值,工作量证明也就完成了。
分布式的区块链系统是一个动态变化的系统(硬件的运算速度的增长,节点参与网络的程度的变化)。系统的不断变化必然带来系统的算力的不断变化。而算力的变化又会导致通过消耗算力(工作)来获得符合要求的哈希值的速度的不同。最终的结果会是区块链的增长速度会有巨大的不同。这是一个很大的问题。为了解决这个问题,区块链系统自动根据算力的变化对工作难度进行调整。也就是采用移动平均目标的方法来确定,难度控制为每小时生成区块的速度为某一个预定的平均数。
在区块链系统中一个符合要求的哈希值是由N个前导零构成,零的个数取决于网络的难度值。为了使区块的形成时间控制在大约十分钟左右,区块链系统采用了固定工作难度的难度算法。难度值每2016个区块调整一次零的个数。
新的难度值是根据前2015个区块(理论上应该是2016个区块,由于当初程序编写时的失误造成了用2015而不是2016)的出块时间来计算。
难度 = 目标值 * 前2015个区块生成所用的时间 / 1209600 (两周的秒钟数)
这样通过规定的算法,区块链系统就保证所有节点计算出的难度值都一致,区块的形成时间大约一致在十分钟左右。
(1)结果不可控制。其依赖机器进行哈希函数的运算来获得结果;计算结果是一个随机数;没有人能直接控制计算的结果。
(2)计算具有对称性。就是结果的获得和结果的验收需要的工作量是不同的。计算出结果所需要的工作量远远大于验收结果所需要的工作量。
(3)计算的难度自动控制。为了使区块的形成时间控制在大约十分钟左右,区块链系统自动控制了每一个符合要求的哈希获得为大约在十分钟左右。
第一,方法简单易行。
第二,系统达成共识容易,节点间不需要太多的信息交换。
第三,系统比较牢固可靠,任何破坏系统的企图都需要投入大到得不偿失的成本。
第一,消耗大量的算力,也就是浪费能源和其他资源。
第二,区块的确认时间比较长,并且难以缩短。
第三,新创立的区块链非常容易受到算力攻击。
第四,容易产生区块链分叉,稳定的区块链需要多个确认,并且这种状况可能不断持续下去。
第五,算力的逐渐集中导致与去中心化的系统设计基础的冲突日益明显。
权益证明机制是一种工作量证明机制的替代方法,试图解决工作量计算浪费的问题.目前其成功的应用是点点币区块链系统。
权益证明不要求区块链系统的节点完成一定数量的计算工作,而是要求区块链系统的节点对某些数量的钱展示所有权。
权益证明机制首先应用于点点币区块链系统中。
点点币区块链系统的区块生成时,节点需要构造一个“钱币权益”交易,即把自己的一些钱币和预先设定的奖励发给自己。进行哈希计算时,哈希值的计算只同交易输入、一些附加的固定数据以及当前时间(是一个表示自1970年1月1日距离当前时刻的秒数的正数)有关。然后,根据类似工作量证明的要求来检查这个哈希值是否正确。
点点币区块链系统的权益证明机制除了设定了哈希计算难度与交易输入的“币龄”成反比外,其与工作量证明机制非常类似。其中,币龄的定义为交易输入大小和它存在时间的乘积。权益证明机制中哈希值只和时间和固定的数据有关,因而没有办法通过多完成工作来快速获取它。
每个点点币区块链系统的交易的输出都有一定的几率来产生有效的正比于币龄和交易货币数量的工作。
第一,缩短了共识达成的时间。
第二,不再需要大量消耗能源。
第一,还是需要哈希计算。
第二,所有的确认都只是一个概率上的表达,而不是一个确定性的事情,有可能受到其他攻击影响。
授权股份证明机制类似于权益证明机制,是比特股BitShares采用的区块链公识算法。授权股份证明机制是民主选举和轮流执政相结合方式来确定区块的产生。
授权股份证明机制是先由节点选举若干代理人,由代理人验证和记账。其他方面和权益证明机制相似。
每个节点按其持股比例拥有相应的影响力,51%节点投票的结果将是不可逆且有约束力的。为达到及时而高效的方法达到51%批准的目标。每个节点可以将其投票权授予一名节点。获票数最多的前100位节点按既定时间表轮流产生区块。每名节点分配到一个时间段来生产区块。
所有的节点将收到等同于一个平均水平的区块所含交易费的10%作为报酬。
第一,大幅缩小参与验证和记账节点的数量,
第二,可以快速实现共识验证。
主要缺点就是仍然无法摆脱对代币的依赖。
在分布式计算上,不同的计算机透过讯息交换,尝试达成共识;但有时候,系统上协调计算或成员计算机可能因系统错误并交换错的讯息,导致影响最终的系统一致性。
拜占庭将军问题就根据错误计算机的数量,寻找可能的解决办法,这无法找到一个绝对的答案,但只可以用来验证一个机制的有效程度。
而拜占庭问题的可能解决方法为:
在 N ≥ 3F + 1 的情况下一致性是可能解决。其中,N为计算机总数,F为有问题计算机总数。信息在计算机间互相交换后,各计算机列出所有得到的信息,以大多数的结果作为解决办法。
第一,系统运转可以摆脱对代币的依赖,共识各节点由业务的参与方或者监管方组成,安全性与稳定性由业务相关方保证。
第二,共识的时延大约在2到5秒钟。
第三,共识效率高,可满足高频交易量的需求。
第一,当有1/3或以上记账人停止工作后,系统将无法提供服务;
第二,当有1/3或以上记账人联合作恶,可能系统会出现会留下密码学证据的分叉。
小蚁改良了实用拜占庭容错机制。该机制是由权益来选出记账人,然后记账人之间通过拜占庭容错算法来达成共识。
此算法在PBFT基础上进行了以下改进:
第一,将C/S架构的请求响应模式,改进为适合P2P网络的对等节点模式;
第二,将静态的共识参与节点改进为可动态进入、退出的动态共识参与节点;
第三,为共识参与节点的产生设计了一套基于持有权益比例的投票机制,通过投票决定共识参与节点(记账节点);
第四,在区块链中引入数字证书,解决了投票中对记账节点真实身份的认证问题。
第一,专业化的记账人;
第二,可以容忍任何类型的错误;
第三,记账由多人协同完成,每一个区块都有最终性,不会分产生区块链分叉;
第四,算法的可靠性有严格的数学证明来保证;
第一,当有1/3或以上记账人停止工作后,区块链系统将无法提供服务;
第二,当有1/3或以上记账人联合作恶,且其它所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时,恶意记账人可以使区块链系统出现分叉,但是会留下密码学证据;
瑞波共识机制是全体节点选取出特殊节点组成特殊节点列表,由特殊节点列表内的节点达成共识。
初始特殊节点列表就像一个俱乐部,要接纳一个新成员,必须由51%的该俱乐部会员投票通过。共识遵循这核心成员的51%权力,外部人员则没有影响力。波共识机制将股东们与其投票权隔开,并因此比其他系统更中心化。
瑞波共识机制参与共识形成的只有特殊节点,大大的减少了共识形成的时间。在实践中,瑞波区块链系统达成共识需要3-6秒钟,远远快于比特币区块链系统的10分钟。同时瑞波区块链系统对并发交易的处理达到每秒数万笔,而比特币区块链系统只有每秒7笔。
瑞波共识机制处理节点意见分歧的方式也是不同的。瑞波的信任节点对于新区块的创造进行协商的时间是区块链更新前。先协商,达成共识后再对区块链进行更新。
由于瑞波共识机制的共识是由特殊节点达成的,普通节点并不需要维护一个完整的历史账本。各个节点可以根据自己的业务需要选择同步同步完整的历史账本或者任意最近几步的账本。这也意味着对存储空间和网络流量需求的减少。
瑞波共识机制取消了挖坑的发行货币机制,采用了原生货币(1000亿枚)的方式发币,从而大量的避免了挖矿的天量能耗。