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区块链核心算法有哪些?区块链技术核心算法详解

区块链核心算法有哪些?区块链技术核心算法详解
近些年,在加密货币经历“混乱时期”后,区块链再次火爆起来,受到了各方的极大关注与重视,成为资本市场和各领域关注的焦点,就连朋友圈中的探讨和分享也让人目不暇接。那

近些年,在加密货币经历“混乱时期”后,区块链再次火爆起来,受到了各方的极大关注与重视,成为资本市场和各领域关注的焦点,就连朋友圈中的探讨和分享也让人目不暇接。那么,区块链核心算法有哪些?下面就来介绍下。

【一】:拜占庭协定

拜占庭的故事大概是这么说的:拜占庭帝国拥有巨大的财富,周围10个邻邦垂诞已久,但拜占庭高墙耸立,固若金汤,没有一个单独的邻邦能够成功入侵。任何单个邻邦入侵的都会失败,同时也有可能自身被其他9个邻邦入侵。拜占庭帝国防御能力如此之强,至少要有十个邻邦中的一半以上同时进攻,才有可能攻破。然而,如果其中的一个或者几个邻邦本身答应好一起进攻,但实际过程出现背叛,那么入侵者可能都会被歼灭。于是每一方都小心行事,不敢轻易相信邻国。这就是拜占庭将军问题。

在这个分布式网络里:每个将军都有一份实时与其他将军同步的消息账本。账本里有每个将军的签名都是可以验证身份的。如果有哪些消息不一致,可以知道消息不一致的是哪些将军。尽管有消息不一致的,只要超过半数同意进攻,少数服从多数,共识达成。

由此,在一个分布式的系统中,尽管有坏人,坏人可以做任意事情(不受protocol限制),比如不响应、发送错误信息、对不同节点发送不同决定、不同错误节点联合起来干坏事等等。但是,只要大多数人是好人,就完全有可能去中心化地实现共识。

【二】:非对称加密技术

在上述拜占庭协定中,如果10个将军中的几个同时发起消息,势必会造成系统的混乱,造成各说各的攻击时间方案,行动难以一致。谁都可以发起进攻的信息,但由谁来发出呢?其实这只要加入一个成本就可以了,即:一段时间内只有一个节点可以传播信息。当某个节点发出统一进攻的消息后,各个节点收到发起者的消息必须签名盖章,确认各自的身份。

在如今看来,非对称加密技术完全可以解决这个签名问题。非对称加密算法的加密和解密使用不同的两个密钥,这两个密钥就是我们经常听到的”公钥”和”私钥”。公钥和私钥一般成对出现,如果消息使用公钥加密,那么需要该公钥对应的私钥才能解密;同样,如果消息使用私钥加密,那么需要该私钥对应的公钥才能解密。

【三】:容错问题

我们假设在此网络中,消息可能会丢失、损坏、延迟、重复发送,并且接受的顺序与发送的顺序不一致。此外,节点的行为可以是任意的:可以随时加入、退出网络,可以丢弃消息、伪造消息、停止工作等,还可能发生各种人为或非人为的故障。我们的算法对由共识节点组成的共识系统,提供的容错能力,这种容错能力同时包含安全性和可用性,并适用于任何网络环境。

【四】:Paxos算法(一致性算法)

Paxos算法解决的问题是一个分布式系统如何就某个值(决议)达成一致。一个典型的场景是,在一个分布式数据库系统中,如果各节点的初始状态一致,每个节点都执行相同的操作序列,那么他们最后能得到一个一致的状态。为保证每个节点执行相同的命令序列,需要在每一条指令上执行一个“一致性算法”以保证每个节点看到的指令一致。一个通用的一致性算法可以应用在许多场景中,是分布式计算中的重要问题。节点通信存在两种模型:共享内存和消息传递。Paxos算法就是一种基于消息传递模型的一致性算法。

【五】:共识机制

区块链共识算法主要是工作量证明和权益证明。拿比特币来说,其实从技术角度来看可以把PoW看做重复使用的Hashcash,生成工作量证明在概率上来说是一个随机的过程。开采新的机密货币,生成区块时,必须得到所有参与者的同意,那矿工必须得到区块中所有数据的PoW工作证明。与此同时矿工还要时时观察调整这项工作的难度,因为对网络要求是平均每10分钟生成一个区块。

【六】:分布式存储

分布式存储是一种数据存储技术,通过网络使用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,数据分散的存储在网络中的各个角落。所以,分布式存储技术并不是每台电脑都存放完整的数据,而是把数据切割后存放在不同的电脑里。就像存放100个鸡蛋,不是放在同一个篮子里,而是分开放在不同的地方,加起来的总和是100个。

区块链都有什么算法?区块链核心算法有哪些?近日,在加密货币经历“混乱时期”后,区块链再次火爆起来,受到了各方的极大关注与重视,成为资本市场和各领域关注的焦点,就连朋友圈中的探讨和分享也让人目不暇接。那么,区块链到底是什么?区块链的核心算法又有哪些?

区块链核心算法一:拜占庭协定

拜占庭的故事大概是这么说的:拜占庭帝国拥有巨大的财富,周围10个邻邦垂诞已久,但拜占庭高墙耸立,固若金汤,没有一个单独的邻邦能够成功入侵。任何单个邻邦入侵的都会失败,同时也有可能自身被其他9个邻邦入侵。拜占庭帝国防御能力如此之强,至少要有十个邻邦中的一半以上同时进攻,才有可能攻破。然而,如果其中的一个或者几个邻邦本身答应好一起进攻,但实际过程出现背叛,那么入侵者可能都会被歼灭。于是每一方都小心行事,不敢轻易相信邻国。这就是拜占庭将军问题。

在这个分布式网络里:每个将军都有一份实时与其他将军同步的消息账本。账本里有每个将军的签名都是可以验证身份的。如果有哪些消息不一致,可以知道消息不一致的是哪些将军。尽管有消息不一致的,只要超过半数同意进攻,少数服从多数,共识达成。

由此,在一个分布式的系统中,尽管有坏人,坏人可以做任意事情(不受protocol限制),比如不响应、发送错误信息、对不同节点发送不同决定、不同错误节点联合起来干坏事等等。但是,只要大多数人是好人,就完全有可能去中心化地实现共识。

区块链核心算法二:非对称加密技术

在上述拜占庭协定中,如果10个将军中的几个同时发起消息,势必会造成系统的混乱,造成各说各的攻击时间方案,行动难以一致。谁都可以发起进攻的信息,但由谁来发出呢?其实这只要加入一个成本就可以了,即:一段时间内只有一个节点可以传播信息。当某个节点发出统一进攻的消息后,各个节点收到发起者的消息必须签名盖章,确认各自的身份。

在如今看来,非对称加密技术完全可以解决这个签名问题。非对称加密算法的加密和解密使用不同的两个密钥,这两个密钥就是我们经常听到的”公钥”和”私钥”。公钥和私钥一般成对出现,如果消息使用公钥加密,那么需要该公钥对应的私钥才能解密;同样,如果消息使用私钥加密,那么需要该私钥对应的公钥才能解密。

区块链核心算法三:容错问题

我们假设在此网络中,消息可能会丢失、损坏、延迟、重复发送,并且接受的顺序与发送的顺序不一致。此外,节点的行为可以是任意的:可以随时加入、退出网络,可以丢弃消息、伪造消息、停止工作等,还可能发生各种人为或非人为的故障。我们的算法对由共识节点组成的共识系统,提供的容错能力,这种容错能力同时包含安全性和可用性,并适用于任何网络环境。

区块链核心算法四:Paxos算法(一致性算法)

Paxos算法解决的问题是一个分布式系统如何就某个值(决议)达成一致。一个典型的场景是,在一个分布式数据库系统中,如果各节点的初始状态一致,每个节点都执行相同的操作序列,那么他们最后能得到一个一致的状态。为保证每个节点执行相同的命令序列,需要在每一条指令上执行一个“一致性算法”以保证每个节点看到的指令一致。一个通用的一致性算法可以应用在许多场景中,是分布式计算中的重要问题。节点通信存在两种模型:共享内存和消息传递。Paxos算法就是一种基于消息传递模型的一致性算法。

区块链核心算法五:共识机制

区块链共识算法主要是工作量证明和权益证明。拿比特币来说,其实从技术角度来看可以把PoW看做重复使用的Hashcash,生成工作量证明在概率上来说是一个随机的过程。开采新的机密货币,生成区块时,必须得到所有参与者的同意,那矿工必须得到区块中所有数据的PoW工作证明。与此同时矿工还要时时观察调整这项工作的难度,因为对网络要求是平均每10分钟生成一个区块。

区块链核心算法六:分布式存储

分布式存储是一种数据存储技术,通过网络使用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,数据分散的存储在网络中的各个角落。所以,分布式存储技术并不是每台电脑都存放完整的数据,而是把数据切割后存放在不同的电脑里。就像存放100个鸡蛋,不是放在同一个篮子里,而是分开放在不同的地方,加起来的总和是100个。

区块链的核心技术是什么?区块链的核心技术能带来什么改变,区块链是一项全新技术,去中心化,不可篡改,个人主权掌控(账号,资产,数据),这是区别于传统互联网技术的特点。区块链是全新的革命技术,有着全新的底层技术,上层应用原理,除了互联网,历史上就没有过,而且区块链应用场景,在一定程度上可以解决教育资源的资产确权和价值评估问题,实现资产数字化。

区块链的核心技术:没有中心化的中介机构,实现了数据的高安全性和高可靠性。区块链的技术主要表现在以下四个方面:

第一个叫分布式账本,就是交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成,而且每一个节点都记录的是完整的账目,因此它们都可以参与监督交易合法性,同时也可以共同为其作证。

第二个叫做非对称加密和授权技术,存储在区块链上的交易信息是公开的,但是账户身份信息是高度加密的,只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到,从而保证了数据的安全和个人的隐私。

第三个叫做共识机制,就是所有记账节点之间怎么达成共识,去认定一个记录的有效性,这既是认定的手段,也是防止篡改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制,适用于不同的应用场景,在效率和安全性之间取得平衡。

第四个技术特点叫智能合约,智能合约是基于这些可信的不可篡改的数据,可以自动化的执行一些预先定义好的规则和条款。以保险为例,如果说每个人的信息(包括医疗信息和风险发生的信息)都是真实可信的,那就很容易的在一些标准化的保险产品中,去进行自动化的理赔。

区块链的出现使投资者参与热潮,目前国家政策不明确,数字资产价值波动大,投资风险相对大,参与者缺乏市场经验。

西班牙最大银行桑坦德发布一份报告:2020年左右,如果全世界银行内部使用区块链的话,每年大概能省下200亿美元的成本,这样的数据足以说明"区块链"给传统金融领域带来巨大变革和突破。

哈希其实是密码学的基础,理解哈希是理解数字签名和加密通信等技术的一个必要前提。它的英文是hash,其本意是切碎并搅拌的意思,哈希函数的运算结果就是哈希值,通常简称为哈希,而哈希函数有时候也翻译做散列函数。根据我们的搜索,在维基百科的定义中,哈希函数要做的事情是给一个任意大小的数据生成出一个固定长度的数据,作为它的映射。很多投资者看到这里都想要知道哈希算法的作用有哪些?下面就让小编为大家盘点一下哈希算法的作用。

哈希算法的作用有哪些?

哈希算法在生活中的应用要比我们想象中要广泛。

它可以检验信息是否是相同的,这样的优势是可以节省重复数据传送的时间。就像我们在一些网盘中上传的文件,如果文件内容相同的话,哪怕属于不同的用户,也可以通过对比哈希值避免向服务器重复上传相同的文件,可以很大程度上节约存储资源,提高存储效率。除此之外,哈希算法也可以对网站注册用户的密码进行加密保护。

在密码学中,哈希算法的主要作用是用于消息摘要和签名,主要用于消息的完整性校验。哈希算法不可逆,用于密文保存密码的签名,网站后台只保存签名值。这样即使网站保存的信息被盗取,也无法获取用户的密码,具有更高的安全性。

哈希算法的分类

下一步我们把哈希函数分类,更细致的聊聊哈希算法的特点。首先说哈希算法有很多种,例如md5,sha256等等,但是它们总体上可以分为两大类,一类是普通哈希,另外一类是加密哈希,cryptographic hash function。

业界可以找到的哈希算法是有很多种的。我们可以大致按照输出的哈希的长度来聊,虽然哈希算法的安全性也不单单是跟哈希长度有关,但是一般哈希值越长也就是越安全。

例如CRC-32的输出是32 bit,也就是32位的二进制数,表示成十六进制就是8位。MD5算法的哈希是32位16进制数,比较常见。SHA-256是256个Bit,十六进制表示就是64位。这些算法可以分成普通哈希和加密哈希算法,两种算法之间没有特别明显的区别。例如本来MD5就是设计出来做加密哈希的,但是后来由于计算机的发展MD5出现碰撞的可能性就很大了,所以目前MD5只能当普通哈希用,用来做数据校验。

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