区块链有几种算法
A. 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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C. 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
D. 区块链技术有哪些
块链的概念可以说是非常受欢迎的.在网络金融峰会上,没有人说块链技术就out了.块链技术是什么?
块链技术既可以是公开的分类(任何人都可以看到),也可以是许可的网络(只有许可的人可以看到),解决了供应链的挑战.因为是不可改变的记录,所以在网络参加者之间分享并实时更新.
块链技术-数据层:设计帐簿的数据结构
核心技术1、块__;链:
技术上,块是记录交易的数据结构,反映了交易的资金流动.系统中已经扰裂手达成的交易块连接形成主链,所有参与计算的节点都记录了主链或主链的一部分.
各块由块头和块体构成,块体只负责记录前一段时间内的所有交易信息,主要包括交易数量和交易细节,块头包括现在的版本号、前一个块地址、时间戳(记录该块产生的时间,准确到秒)、随机数(记录解密该块相关数学问题的答案值)、现在块的目标哈希值、Merkle数源磨的根值等信息.从结构上看,块链的大部分功能都由块头实现.
核心技术2、哈希函数:
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哈希函数可以将任意长度的资料从Hash算法转换为固定长度的代码,原理是基于密码学的单向哈希函数,这个函数容易被验证,但是很难解读.业界通常以y=hash(x)的方式表示,这个哈希函数实现了运算x的哈希值y.
常用的哈希算法有MD5、SHA-1、SHA-256、SHA-384、SHA-512等.以SHA256算法为例,将任何数据输入SHA256,将获得256位Hash值(散列值).其特点:同样的数据输入会得到同样的结果.输入数据有点变化(例如,1变为0)会得到完全不同的结果,结果测.正向计算(数据计算对应的Hash值)非常简单.逆向计算极其困难,在现在的科学技术条件下被视为不可能.
核心技术3、Merkle树:
Merkle树是哈希二叉树,可以快速验证大规模数据的完整性.在块链网络中,Merkle_皇髂居糜谧芙峥橹械乃薪灰仔畔_钪丈煽橹兴薪灰仔畔⒌耐骋还V担橹腥魏谓灰仔畔⒌谋浠蓟岣谋_erkle 树木.
核心技术4、非对称加密算法:
非对称加密算法是钥匙的保密方法,需要钥匙和钥匙.公钥和私钥是一对,如果用公钥加密数据,只能用对应的私钥解密,获得对应的数据价值,如果用私钥签字数据,只能用对应的公钥验证签字,验证信息的发出者是私钥的所有者.
由于加密和解密使用两种不同的密钥,该算法称为非对称加密算法,而对称加密在加密和解密过程中使用相同的密钥.
块链缓嫌技术-网络层:实现收费节点的集中化
核心技术5,P2P网络:
P2P网络(对等网络)也称为点对点技术,是没有中心服务器、用户群交换信息的互联网系统.与有中心服务器的中央网络系统不同,对等网络的每个用户端都是节点,也有服务器的功能.国内迅雷软件采用P2P技术.P2P网络具有集中化和强化等特点.
块链技术-共识层:调配收费节点的任务负荷
E. 区块链技术的六大核心算法
区块链技术的六大核心算法
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。
F. 区块链有几种共识算法
Ripple Consensus(瑞波共识算法)
使一组节点能够基于特殊节点列表达成共识。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。由于该俱乐部由“中心化”开始,它将一直是“中心化的”,而如果它开始腐化,股东们什么也做不了。
5、PBFT:Practical Byzantine Fault Tolerance(实用拜占庭容错算法)
PBFT是一种状态机副本复制算法,即服务作为状态机进行建模,状态机在分布式系统的不同节点进行副本复制。每个状态机的副本都保存了服务的状态,同时也实现了服务的操作。将所有的副本组成的集合使用大写字母R表示,使用0到|R|-1的整数表示每一个副本。为了描述方便,假设|R|=3f+1,这里f是有可能失效的副本的最大个数。尽管可以存在多于3f+1个副本,但是额外的副本除了降低性能之外不能提高可靠性。
PBFT算法主要特点如下:客户端向主节点发送请求调用服务操作;主节点通过广播将请求发送给其他副本;所有副本都执行请求并将结果发回客户端;客户端需要等待f+1个不同副本节点发回相同的结果,作为整个操作的最终结果。