一文講透區(qū)塊鏈技術(shù)原理(含算法)

一文講透區(qū)塊鏈技術(shù)原理〔含算法〕區(qū)塊鏈?zhǔn)鞘裁?？〔一種數(shù)字貨幣而設(shè)計(jì)出的一種特〔ECDSA〕來(lái)實(shí)現(xiàn)去中心化的P2P和比特幣沒(méi)有必定的聯(lián)系?！不蚍Q為分布式共享總賬，DistributedShared〔即由系統(tǒng)參與者來(lái)集體維護(hù)。簡(jiǎn)潔的說(shuō)，區(qū)塊鏈能實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù)信息的分布式記錄〔可以由〔可以存儲(chǔ)在全部參與記錄數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)中，而非集中存儲(chǔ)于中心化的機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)中。從效果的角度來(lái)看：區(qū)塊鏈可以生成一套記錄時(shí)間先后的、不行篡改的、可信任的數(shù)據(jù)庫(kù)，這套數(shù)據(jù)庫(kù)是去中心化存儲(chǔ)且數(shù)據(jù)安全能夠得到有效保證的。者對(duì)全網(wǎng)交易記錄的大事挨次和當(dāng)前狀態(tài)建立共識(shí)。如今的區(qū)塊鏈技術(shù)概括起來(lái)是指通過(guò)去中心化和去信任的方式集體維護(hù)一個(gè)牢靠數(shù)據(jù)庫(kù)的〔如加密算法、P2P文件傳輸?shù)取痴系慕Y(jié)果，這些技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)奇異地組合在一起，形成了一種的數(shù)據(jù)記錄、傳遞、存儲(chǔ)與呈現(xiàn)的方式。簡(jiǎn)潔的說(shuō)，區(qū)塊鏈技術(shù)就是一種大家共同參與記錄信息、P2P化〔、去信任〔、集體維護(hù)〔yn、牢靠數(shù)據(jù)庫(kù)、時(shí)間戳e、非對(duì)稱加密〕等。記錄、傳輸、存儲(chǔ)，其最終的結(jié)果肯定是可信的。已久的拜占庭將軍問(wèn)題——它供給了一種無(wú)需信任單個(gè)節(jié)點(diǎn)、還能創(chuàng)立共識(shí)網(wǎng)絡(luò)的方法。區(qū)塊鏈技術(shù)的本質(zhì)是一種互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。三個(gè)亟待解決的問(wèn)題，這三個(gè)問(wèn)題也是設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈技術(shù)的核心所在：有中心化構(gòu)造的體系下保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性？們?nèi)耘f能保證整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行與信息完備？名背景下成功防止詐騙？為，這四大技術(shù)構(gòu)成了區(qū)塊鏈的核心技術(shù)。1：區(qū)塊+鏈整的數(shù)據(jù)，這也是“區(qū)塊鏈”這三個(gè)字的來(lái)源。區(qū)塊：在區(qū)塊鏈技術(shù)中，數(shù)據(jù)以電子記錄的形式被永久儲(chǔ)存下來(lái)，存放這些電子記錄的文件我們就稱之為“區(qū)塊〔k區(qū)塊記錄下它在被創(chuàng)立期間發(fā)生的全部?jī)r(jià)值交換活動(dòng)區(qū)塊構(gòu)造：區(qū)塊中會(huì)記錄下區(qū)塊生成時(shí)間段內(nèi)的交易數(shù)據(jù)，區(qū)塊主體實(shí)際上就是交易信息的合集。每一種區(qū)塊鏈的構(gòu)造設(shè)計(jì)可能不完全一樣，但大構(gòu)造上分為塊頭〔header〕和塊身〔body〕兩局部。塊頭用于鏈接到前面的塊并且為區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)供給完整性的保證，塊身則包含了經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的、塊創(chuàng)立過(guò)程中發(fā)生的價(jià)值交換的全部記錄。區(qū)塊構(gòu)造有兩個(gè)格外重要的特點(diǎn)：第一，每一個(gè)區(qū)塊上記錄的交易是上一個(gè)區(qū)塊形成之后、變或刪除。這個(gè)特點(diǎn)保證了數(shù)據(jù)庫(kù)的嚴(yán)謹(jǐn)性，即無(wú)法被篡改。到區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)中來(lái)。區(qū)塊鏈?zhǔn)侨绾巫龅降哪兀坑捎诿恳粋€(gè)區(qū)塊的塊頭都包含了前一個(gè)區(qū)塊的交易信息壓縮值〔第一個(gè)區(qū)塊+鏈”的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)構(gòu)造如以下圖所示。我們引用《區(qū)塊鏈：互聯(lián)網(wǎng)金融的終局〔肖風(fēng)〕的一段話來(lái)總結(jié)區(qū)塊鏈的根本構(gòu)造把一段時(shí)間內(nèi)生成的信息〔包括數(shù)據(jù)或代碼〕打包成一個(gè)區(qū)塊，蓋上時(shí)間戳，與上一個(gè)區(qū)的信息，從而形成的區(qū)塊，首尾相連，最終形成了區(qū)塊鏈塊〔完整歷史〕+鏈〔完全驗(yàn)證〕=時(shí)間戳“區(qū)塊+鏈”的構(gòu)造為我們供給了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的完整歷史。從第一個(gè)區(qū)塊開頭，到最產(chǎn)生的區(qū)塊為止，區(qū)塊鏈上存儲(chǔ)了系統(tǒng)全部的歷史數(shù)據(jù)。通過(guò)“區(qū)塊鏈”的構(gòu)造追本溯源，一筆一筆進(jìn)展驗(yàn)證。區(qū)塊+鏈=區(qū)塊中都蓋上一個(gè)時(shí)間戳來(lái)記賬，表示這個(gè)信息是這個(gè)時(shí)間寫入的，形成了一個(gè)不行篡改、核心技術(shù)2：分布式構(gòu)造——開源的、去中心化的協(xié)議我們有了區(qū)塊+鏈的數(shù)據(jù)之后，接下來(lái)就要考慮記錄和存儲(chǔ)的問(wèn)題了。我們應(yīng)當(dāng)讓誰(shuí)來(lái)參與同把數(shù)據(jù)記錄并存儲(chǔ)在中心化的一臺(tái)或幾臺(tái)電腦上錄并存儲(chǔ)下全部的數(shù)據(jù)。關(guān)于如何讓全部節(jié)點(diǎn)都能參與記錄的問(wèn)題，區(qū)塊鏈的方法是：構(gòu)建一整套協(xié)議機(jī)制，讓全網(wǎng)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在參與記錄的同時(shí)也來(lái)驗(yàn)證其他節(jié)點(diǎn)記錄結(jié)果的正確性點(diǎn)〔或甚至全部節(jié)點(diǎn)致通過(guò)后，記錄的真實(shí)性才能得到全網(wǎng)認(rèn)可，記錄數(shù)據(jù)才允許被寫入?yún)^(qū)塊中。關(guān)于如何存儲(chǔ)下“區(qū)塊鏈”這套嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)據(jù)庫(kù)的問(wèn)題，區(qū)塊鏈的方法是：構(gòu)建一個(gè)分布式構(gòu)造樣即使局部節(jié)點(diǎn)損壞或被黑客攻擊，也不會(huì)影響整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)記錄與信息更。成區(qū)塊數(shù)據(jù)，再通過(guò)分布式傳播發(fā)送給各個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)分布式存儲(chǔ)。分布式記賬——會(huì)計(jì)責(zé)任的分散化〔Distributedaccountability〕〔如電腦等〕組成的網(wǎng)絡(luò)，這一網(wǎng)絡(luò)如何記錄發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)中的全部?jī)r(jià)值交換活動(dòng)呢？區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)者沒(méi)有為專業(yè)的會(huì)計(jì)記錄者記賬體系，從而將會(huì)計(jì)責(zé)任分散化，由整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的全部參與者來(lái)共同記錄。P2P被直接發(fā)送給全網(wǎng)其他全部的節(jié)點(diǎn)。的提高了數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性。通過(guò)分布式記賬、分布式傳播、分布式存儲(chǔ)這三大“分布”我們可以覺(jué)察，沒(méi)有人、沒(méi)有組織、甚至沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家能夠掌握這個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、交易驗(yàn)證區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建了一套永生不滅的系統(tǒng)——只要不是網(wǎng)絡(luò)中的全部參與節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間集體崩潰，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)就可以始終運(yùn)轉(zhuǎn)下去。〔問(wèn)題三〕個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)且完整存儲(chǔ)下來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)變得可信任詐騙？3：非對(duì)稱加密算法兩個(gè)密碼具有非對(duì)稱的特點(diǎn)〔〕加密時(shí)的密碼〔在區(qū)塊鏈中被稱為“公鑰〕是公開全網(wǎng)可見的，全部人都可以用自己的公鑰來(lái)加密一段信息〔信息的真實(shí)性〔〕解密時(shí)的密碼〔在區(qū)塊鏈中被稱為“私鑰〕私鑰的人才能夠解密〔信息的安全性。算法包括RSA、Elgamal、D-H、ECC〔橢圓曲線加密算法〕等。在非對(duì)稱加密算法中，假設(shè)一個(gè)“密鑰對(duì)”中的兩個(gè)密鑰滿足以下兩個(gè)條件：1、對(duì)信息用其中一個(gè)密鑰加密后，只有用么我們就稱這個(gè)密鑰對(duì)為非對(duì)稱密鑰對(duì)，公開的密鑰稱為公鑰，不公開的密鑰稱為私鑰。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)的交易中，非對(duì)稱密鑰的根本使用場(chǎng)景有兩種：1、公鑰對(duì)交易信息加密，私鑰對(duì)交易信息解密。私鑰持有人解密后，可以使用收到的價(jià)值。2、私鑰對(duì)信息簽名，公鑰驗(yàn)證簽名。通過(guò)公鑰簽名驗(yàn)證的信息確認(rèn)為私鑰持有人發(fā)出。我們可以看出，從信任的角度來(lái)看，區(qū)塊鏈實(shí)際上是數(shù)學(xué)方法解決信任問(wèn)題的產(chǎn)物。過(guò)去，人們解決信任問(wèn)題可能依靠熟人社會(huì)的“老鄉(xiāng)全不需要知道交易的對(duì)手方是“君子”還是“小人在為人們制造信用，達(dá)成共識(shí)背書。4：腳本一技術(shù)在將來(lái)的應(yīng)用中不會(huì)過(guò)時(shí)，增加了技術(shù)的有用性?！矁r(jià)值的持有人〔證明價(jià)值的持有者擁有與上述公鑰相對(duì)應(yīng)的私鑰。腳本的奇特之處在于，它具有可編