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区块链对于管理密码和账号

发布时间: 2022-09-15 00:33:16

㈠ 什么是区块链技术区块链技术的核心构成是什么

从技术的角度,架构的角度,用通俗的语言来跟大家讲讲,我对区块链的一些理解。

究竟啥是区块链?Block chain,一句话来说,区块链是一个存储系统,存储系统更细一点,区块链是一个没有管理员,每个节点都拥有全部数据的分布式存储系统。

那常见的存储系统,是什么样子的呢?

首先看一下如何保证高可用?

普通的存储系统通常是用“冗余”的方式来解决高可用问题的。图上图所示如果能够把数据复制成几份,冗余到多个地方,就能够保证高可用。一个地方的数据挂了,另外的地方还存有数据,例如MySQL的主从集群就是这个原理,磁盘的RAID也是这个原理。

这个地方需要强调的两点是:数据冗余,往往会引发一致性的问题

1、例如MySQL的主从集群中中其实读写会有延时的,它其实就是有一个短的时间内读写不一致。这个是数据冗余,带来的一个副作用。

2、第二个点是数据冗余往往会降低写入的效率,因为数据同步也是需要消耗资源的。你看单点写入,如果加了两个从库之后,其实写入的效率会受影响。普通的存储系统,就是采用冗余的方式,保证数据的高可用的。

那么第二个问题,普通的存储系统,能否多点写入呢?

答案是可以的,比如说以这个图为例:

其实MySQL的话可以做一个双主的主从同步,双主的主从同步,两个节点,同时可以写入。如果要做多机房多活的数据中心,其实多机房多活也是进行数据同步的。这里要强调的是多点写入,往往会引发写写冲突的一致性问题,以MySQl为例,假设有一个表的属性是自增ID,那么现在数据库中的数据是1234,那么其中一个节点写入,插入了一条数据,那它可能变成5了,然后这5条数据,向另外一个主节点进行数据同步,同步完成之前,如果另外一个写入节点,也插入了一条数据,也生成了一条这个自增id为5的数据。那么,生成之后,往另外一个节点同步,然后同步数据到达之后会与本地的这两条5冲突,就会同步失败,会引发写写的一致性冲突问题。这个多点写入的话都会出现这个问题。

多点写入,如何保证一致?

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㈡ 区块链是什么

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。

区块链(Blockchain)是比特币的一个重要概念,它本质上是一个去中心化的数据库,同时作为比特币的底层技术,是一串使用密码学方法相关联产生的数据块,每一个数据块中包含了一次比特币网络交易的信息,用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。

可以用区块链的一些领域可以是:

▪智能合约

▪证券交易

▪电子商务

▪物联网

▪ 社交通讯

▪文件存储

▪存在性证明

▪身份验证

▪股权众筹

我们可以把区块链的发展类比互联网本身的发展,未来会在internet上形成一个比如叫做finance-internet的东西,而这个东西就是基于区块链,它的前驱就是bitcoin,即传统金融从私有链、行业链出发(局域网),bitcoin系列从公有链(广域网)出发,都表达了同一种概念——数字资产(DigitalAsset),最终向一个中间平衡点收敛。

区块链的进化方式是:

▪ 区块链1.0——数字货币

▪ 区块链2.0——数字资产与智能合约

▪ 区块链3.0——各种行业分布式应用落地

㈢ 简要理解区块链

区块链(Blockchain)是比特币的一个重要概念,是比特币的底层技术和基础架构,是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。
狭义来讲,区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构, 并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。
一句话,它是一种特殊的分布式数据库。

一个很重要的理解就是去中心化

区块链的世界里面,没有中心节点,每个节点都是平等的,都保存着整个数据库,任何读取都是平行的和透明的。
区块链没有管理员,区块链格式作为一种使数据库安全而不需要行政机构的授信的解决方案首先被应用于比特币。
那么ta是如何取得防伪的呢?

区块与 Hash 是一一对应的,有人修改了一个区块,该区块的 Hash 就变了。
所以ta是唯一的!
计算 Hash 的机器就叫做矿机,操作矿机的人就叫做矿工。
区块头包含一个难度系数(difficulty),这个值决定了计算 Hash 的难度。
大概计算10亿次,才算中一次。

区块链主要解决的交易的信任和安全问题,因此它针对这个问题提出了四个技术创新:
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。不同于传统的中心化记账方案,没有任何一个节点可以单独记录账目,从而避免了单一记账人被控制或者被贿赂而记假账的可能性。另一方面,由于记账节点足够多,理论上讲除非所有的节点被破坏,否则账目就不会丢失,从而保证了账目数据的安全性。
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。以比特币为例,采用的是工作量证明,只有在控制了全网超过51%的记账节点的情况下,才有可能伪造出一条不存在的记录。当加入区块链的节点足够多的时候,这基本上不可能,从而杜绝了造假的可能。
最后一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。

一个署名为中本聪的人,提出了革命性的构想:让我们创造一种不受政府或其他任何人控制的货币!
----比特币的起源。
区块链技术应用前景极为广泛,尤其是金融领域的数字货币、跨境支付等等,此前消息称,中国央行有望成为首个研发数字货币并开展真实应用的中央银行。
三五互联:公司与中金在线已签署了合作意向书,拟共同开展比特币项目,而区块链技术正是比特币的核心。
恒生电子:正在尝试建立运用区块链技术实现基于联盟链的数字票据系统。
飞天诚信:公司曾在互动平台表示目前在区块链技术有一定的技术储备和研究。公司未来将积极参与数字货币及其他区块链技术产业。
赢时胜:4月11日在投资者关系互动平台上表示,公司目前有这方面的技术储备,但处初始阶段。
从目前情况看,我国上市公司区块链技术应用绝大多数还停留在研究阶段,项目落地与推广应用尚有待时间检验。

㈣ 区块链技术如何保障信息主体隐私和权益

隐私保护手段可以分为三类:
一是对交易信息的隐私保护,对交易的发送者、交易接受者以及交易金额的隐私保护,有混币、环签名和机密交易等。
二是对智能合约的隐私保护,针对合约数据的保护方案,包含零知识证明、多方安全计算、同态加密等。
三是对链上数据的隐私保护,主要有账本隔离、私有数据和数据加密授权访问等解决方案。
拓展资料:
一、区块链加密算法隔离身份信息与交易数据
1、区块链上的交易数据,包括交易地址、金额、交易时间等,都公开透明可查询。但是,交易地址对应的所用户身份,是匿名的。通过区块链加密算法,实现用户身份和用户交易数据的分离。在数据保存到区块链上之前,可以将用户的身份信息进行哈希计算,得到的哈希值作为该用户的唯一标识,链上保存用户的哈希值而非真实身份数据信息,用户的交易数据和哈希值进行捆绑,而不是和用户身份信息进行捆绑。
2、由此,用户产生的数据是真实的,而使用这些数据做研究、分析时,由于区块链的不可逆性,所有人不能通过哈希值还原注册用户的姓名、电话、邮箱等隐私数据,起到了保护隐私的作用。
二、区块链“加密存储+分布式存储”
加密存储,意味着访问数据必须提供私钥,相比于普通密码,私钥的安全性更高,几乎无法被暴力破解。分布式存储,去中心化的特性在一定程度上降低了数据全部被泄漏的风险,而中心化的数据库存储,一旦数据库被黑客攻击入侵,数据很容易被全部盗走。通过“加密存储+分布式存储”能够更好地保护用户的数据隐私。
三、区块链共识机制预防个体风险
共识机制是区块链节点就区块信息达成全网一致共识的机制,可以保障最新区块被准确添加至区块链、节点存储的区块链信息一致不分叉,可以抵御恶意攻击。区块链的价值之一在于对数据的共识治理,即所有用户对于上链的数据拥有平等的管理权限,因此首先从操作上杜绝了个体犯错的风险。通过区块链的全网共识解决数据去中心化,并且可以利用零知识证明解决验证的问题,实现在公开的去中心化系统中使用用户隐私数据的场景,在满足互联网平台需求的同时,也使部分数据仍然只掌握在用户手中。
四、区块链零知识证明
零知识证明指的是证明者能够在不向验证者提供任何有用的信息的情况下,使验证者相信某个论断是正确的,即证明者既能充分证明自己是某种权益的合法拥有者,又不把有关的信息泄漏出去,即给外界的“知识”为“零”。应用零知识证明技术,可以在密文情况下实现数据的关联关系验证,在保障数据隐私的同时实现数据共享。

㈤ 区块链是什么,怎么用区块链赚钱

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。
区块链赚钱的方法如下:
1、炒币,炒币就像炒股,炒币是区块链赚钱门槛最低的一种方式;
2、商贩,区块链是全球性的市场,可以像小商贩一样,从价格低的平台搬到价格高的平台去卖,赚差价;
3、推广赚佣金,区块链的做法是,首先注册交易所账号,生成自己的邀请链接,然后推广,有人通过你的链接注册了交易所并产生交易的话,即可获得佣金;
4、挖矿,比特币中的“挖矿”就是记账的过程;
5、技术支持,给一些团队和企业提供区块链技术支持;
6、开交易网站,收取手续费;
7、开发钱包,钱包是区块链的基础设施,就像区块链的“支付宝”或“微信支付”;
8、做区块链项目或基础设备供应商。

温馨提示:以上解释仅供参考,不作任何建议。入市有风险,投资需谨慎。您在做任何投资之前,应确保自己完全明白该产品的投资性质和所涉及的风险,详细了解和谨慎评估产品后,再自身判断是否参与交易。
应答时间:2020-12-02,最新业务变化请以平安银行官网公布为准。
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㈥ 区块链技术应用于学分银行建设的思考4

三、努力寻求区块链技术与学分银行建设的结合点

前面已经讲到,“凡需要全局性、 历史 性地记录数据的场景都可以使用区块链技术”。因此,像学分积累、学分银行建设这类 历史 性记录数据和全局性展示场景的需求恰恰可以使用区块链技术。区块链技术的出现,对设立个人学习账号、学分累计管理和学分转换管理,无疑是开辟了广阔的发展前景。

1.利用区块链技术增强个人学习账号的保密性

设立个人学习账号,从理论上讲,我国需要设立的账号最大量为十多亿个。由于九年制义务教育是对每一位少年儿童的,这一年龄段的学习成果累计大家基本上是一致的,个性化记录相对简单,主要差异在课外学习活动上,或设立学习账号的需求度略低。如果从高中年龄段开始记录,有的青少年在上普通高中、职业高中(中专、技校)、或直接走上 社会 ,不同的选择将开始出现差异较大的学习经历,因此建立学习账号和进行学习活动记录(学分积累)就很有必要了。此时建立学习账号,正好也处在办理居民身份证的年龄段相吻合。因此,我们可以把个人学习账号的唯一性与个人身份证的唯一性相,即用个人身份证号作为个人学习账号。这样可以减少设置个人学习账号的工作量和降低管理难度。对于个人身份证数据量,从目前我国公安系统办理居民身份证的实践证明,现代计算机网络技术对十多亿人的居民身份证信息存储量、即时登陆查询已经不是问题。表明用居民身份证号作为个人学习账号是可行的。

由此看来,在建立个人学习账号方面,现有的计算机网路技术和数据库技术基本能够满足需要。区块链技术对学习账号的优势主要是在账号密码方面,特别是个人私有链的私钥必须掌握在学习者本人手中,以示对账号的所有权。但从管理的角度看,国家学分银行和各省市县学分银行还有公有链、联盟链管理架构,公匙也是需要公布的,以便信息透明公众可查。

2.利用区块链技术分区存储保持原始学习成果记录的真实性

区块链中数据信息的不易修改性使得个人学习成果数据的 历史 真实性和稳定性得以保证。组织与机构(中、高等学校,培训机构,远程学习网平台)都可有自建的区块链技术数据库来记录学习者在本组织与机构中开展个人学习所获得的学习成果数据。在这里,其每一个区块(账本页)的记录一般是真实可信的,每个组织与机构在为学习者记录学习成绩时没有理由为其造假。所以,区块累计形成的链(账本)长期固化,难以修改,其记录的真实性是可靠的。

第一个区块形成了学习成果账本的第一项(页)纪录,随后的区块不仅形成了区块链,也不仅记录了第二次及以后每一次学习的数据,还形成了与前一次区块中学习数据的累计,不断地记录和累计就得到了总计的学习数据。区块链技术去中心机构的特性使学分与转换数据通过分布式节点进行多处备份,增大对账本已有数据修改的难度,从而阻止恶意节点对学分与转换数据的篡改。

有了个人“一生各年龄段学习成果的记录”和某组织与机构对该学习者“某时间段学习成果的区块链记录”以及国家、省市学分银行的联盟链、公有链的“该学习者较完整长时期的学习成果区块链记录”,就具有了该个人学习成果相互印证的可能性,有利于防止和杜绝失误和造假,保证了数据的可靠性和可信度。

3.利用区块链技术的共识机制为学习成果认定和转换提供保障

个人学习活动和学分的记录、累计,不仅仅是为了“留痕”或展示和炫耀,更重要的是为了转化应用,以体现出学习活动和学分的更高使用价值,这就涉及学习成果转换政策。

区块链技术有共识算法、奖励机制等特性,借助区块链技术特有优势,国家、各地政府、用人单位、商家、学校等为鼓励个人学习都可以制定相应的学习成果认定和转换激励政策,对学习者学习成果的认定和转换形成引导和确认。例如,将非学历学习活动成绩折合成学历学习的学分,将职业技术证书折合成学历教育学分,对达到一定数量的学分能转化成学历教育证书或者能进行其他消费。从而鼓励了全民学习活动的蓬勃开展。

4.利用区块链技术提升继续教育“数字身份”的可信度

通常,数字身份以存储在计算机中的人员信息与他们的 社会 身份相关联的方式使用。它现在常常被用于代表一个人在线活动所产生的全部信息。即数字身份是互联网场景中用于确认“你是谁”的一系列特征的组合,他能为互联网提供更良好的信任环境。成人参与继续教育会大量活动于计算机互联网环境中,更体现了数字身份的重要性。

在数字身份验证环节,区块链技术能够大幅提升数字身份的可信度。个人数字身份信息分布存储在不同节点上,数据源记录不可被篡改,除非区块链网络达成一致的更改意见。利用不对称加密技术,验证请求方无需原始数据,仅通过比对数字身份的哈希值即可完成身份验证,消除了个人隐私泄露的风险。此外,区块链可以消除由单方使用虚假信息的可能性,这有助于防止身份盗用,消除了个人数字身份在不同场景使用时信息不一致的风险。

㈦ 区块链交易所中的钱包账户是什么意思

数字钱包是存储和管理、使用数字货币的工具,在区块链领域有举足轻重的地位。它是一个存储加密货币的软件程序或者硬件设备,从形式上,类似于网络银行的账户,也有客户标识、账号、密码。数字钱包的密码就是“私人秘钥”,只有通过它,才能打开和操作钱包。数字钱包具备“收款“和“转账”功能,就像用银行卡存取钱一样,要有卡号和密码,才能正常进行存款和安全支取。数字钱包存的可不是钱,而是你的比特币、以太币等数字货币或数字资产的信息。
区块链的应用领域有数字货币、通证、金融、防伪溯源、隐私保护、供应链、娱乐等等,区块链、比特币的火爆,不少相关的top域名都被注册,对域名行业产生了比较大的影响。

㈧ 区块链使用安全如何来保证呢

区块链本身解决的就是陌生人之间大规模协作问题,即陌生人在不需要彼此信任的情况下就可以相互协作。那么如何保证陌生人之间的信任来实现彼此的共识机制呢?中心化的系统利用的是可信的第三方背书,比如银行,银行在老百姓看来是可靠的值得信任的机构,老百姓可以信赖银行,由银行解决现实中的纠纷问题。但是,去中心化的区块链是如何保证信任的呢?
实际上,区块链是利用现代密码学的基础原理来确保其安全机制的。密码学和安全领域所涉及的知识体系十分繁杂,我这里只介绍与区块链相关的密码学基础知识,包括Hash算法、加密算法、信息摘要和数字签名、零知识证明、量子密码学等。您可以通过这节课来了解运用密码学技术下的区块链如何保证其机密性、完整性、认证性和不可抵赖性。
基础课程第七课 区块链安全基础知识
一、哈希算法(Hash算法)
哈希函数(Hash),又称为散列函数。哈希函数:Hash(原始信息) = 摘要信息,哈希函数能将任意长度的二进制明文串映射为较短的(一般是固定长度的)二进制串(Hash值)。
一个好的哈希算法具备以下4个特点:
1、 一一对应:同样的明文输入和哈希算法,总能得到相同的摘要信息输出。
2、 输入敏感:明文输入哪怕发生任何最微小的变化,新产生的摘要信息都会发生较大变化,与原来的输出差异巨大。
3、 易于验证:明文输入和哈希算法都是公开的,任何人都可以自行计算,输出的哈希值是否正确。
4、 不可逆:如果只有输出的哈希值,由哈希算法是绝对无法反推出明文的。
5、 冲突避免:很难找到两段内容不同的明文,而它们的Hash值一致(发生碰撞)。
举例说明:
Hash(张三借给李四10万,借期6个月) = 123456789012
账本上记录了123456789012这样一条记录。
可以看出哈希函数有4个作用:
简化信息
很好理解,哈希后的信息变短了。
标识信息
可以使用123456789012来标识原始信息,摘要信息也称为原始信息的id。
隐匿信息
账本是123456789012这样一条记录,原始信息被隐匿。
验证信息
假如李四在还款时欺骗说,张三只借给李四5万,双方可以用哈希取值后与之前记录的哈希值123456789012来验证原始信息
Hash(张三借给李四5万,借期6个月)=987654321098
987654321098与123456789012完全不同,则证明李四说谎了,则成功的保证了信息的不可篡改性。
常见的Hash算法包括MD4、MD5、SHA系列算法,现在主流领域使用的基本都是SHA系列算法。SHA(Secure Hash Algorithm)并非一个算法,而是一组hash算法。最初是SHA-1系列,现在主流应用的是SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512算法(通称SHA-2),最近也提出了SHA-3相关算法,如以太坊所使用的KECCAK-256就是属于这种算法。
MD5是一个非常经典的Hash算法,不过可惜的是它和SHA-1算法都已经被破解,被业内认为其安全性不足以应用于商业场景,一般推荐至少是SHA2-256或者更安全的算法。
哈希算法在区块链中得到广泛使用,例如区块中,后一个区块均会包含前一个区块的哈希值,并且以后一个区块的内容+前一个区块的哈希值共同计算后一个区块的哈希值,保证了链的连续性和不可篡改性。
二、加解密算法
加解密算法是密码学的核心技术,从设计理念上可以分为两大基础类型:对称加密算法与非对称加密算法。根据加解密过程中所使用的密钥是否相同来加以区分,两种模式适用于不同的需求,恰好形成互补关系,有时也可以组合使用,形成混合加密机制。
对称加密算法(symmetric cryptography,又称公共密钥加密,common-key cryptography),加解密的密钥都是相同的,其优势是计算效率高,加密强度高;其缺点是需要提前共享密钥,容易泄露丢失密钥。常见的算法有DES、3DES、AES等。
非对称加密算法(asymmetric cryptography,又称公钥加密,public-key cryptography),与加解密的密钥是不同的,其优势是无需提前共享密钥;其缺点在于计算效率低,只能加密篇幅较短的内容。常见的算法有RSA、SM2、ElGamal和椭圆曲线系列算法等。 对称加密算法,适用于大量数据的加解密过程;不能用于签名场景:并且往往需要提前分发好密钥。非对称加密算法一般适用于签名场景或密钥协商,但是不适于大量数据的加解密。
三、信息摘要和数字签名
顾名思义,信息摘要是对信息内容进行Hash运算,获取唯一的摘要值来替代原始完整的信息内容。信息摘要是Hash算法最重要的一个用途。利用Hash函数的抗碰撞性特点,信息摘要可以解决内容未被篡改过的问题。
数字签名与在纸质合同上签名确认合同内容和证明身份类似,数字签名基于非对称加密,既可以用于证明某数字内容的完整性,同时又可以确认来源(或不可抵赖)。
我们对数字签名有两个特性要求,使其与我们对手写签名的预期一致。第一,只有你自己可以制作本人的签名,但是任何看到它的人都可以验证其有效性;第二,我们希望签名只与某一特定文件有关,而不支持其他文件。这些都可以通过我们上面的非对称加密算法来实现数字签名。
在实践中,我们一般都是对信息的哈希值进行签名,而不是对信息本身进行签名,这是由非对称加密算法的效率所决定的。相对应于区块链中,则是对哈希指针进行签名,如果用这种方式,前面的是整个结构,而非仅仅哈希指针本身。
四 、零知识证明(Zero Knowledge proof)
零知识证明是指证明者在不向验证者提供任何额外信息的前提下,使验证者相信某个论断是正确的。
零知识证明一般满足三个条件:
1、 完整性(Complteness):真实的证明可以让验证者成功验证;
2、 可靠性(Soundness):虚假的证明无法让验证者通过验证;
3、 零知识(Zero-Knowledge):如果得到证明,无法从证明过程中获知证明信息之外的任何信息。
五、量子密码学(Quantum cryptography)
随着量子计算和量子通信的研究受到越来越多的关注,未来量子密码学将对密码学信息安全产生巨大冲击。
量子计算的核心原理就是利用量子比特可以同时处于多个相干叠加态,理论上可以通过少量量子比特来表达大量信息,同时进行处理,大大提高计算速度。
这样的话,目前的大量加密算法,从理论上来说都是不可靠的,是可被破解的,那么使得加密算法不得不升级换代,否则就会被量子计算所攻破。
众所周知,量子计算现在还仅停留在理论阶段,距离大规模商用还有较远的距离。不过新一代的加密算法,都要考虑到这种情况存在的可能性。

㈨ 区块链的核心技术是什么

简单来说,区块链是一个提供了拜占庭容错、并保证了最终一致性的分布式数据库;从数据结构上看,它是基于时间序列的链式数据块结构;从节点拓扑上看,它所有的节点互为冗余备份;从操作上看,它提供了基于密码学的公私钥管理体系来管理账户。
或许以上概念过于抽象,我来举个例子,你就好理解了。
你可以想象有 100 台计算机分布在世界各地,这 100 台机器之间的网络是广域网,并且,这 100 台机器的拥有者互相不信任。
那么,我们采用什么样的算法(共识机制)才能够为它提供一个可信任的环境,并且使得:
节点之间的数据交换过程不可篡改,并且已生成的历史记录不可被篡改;
每个节点的数据会同步到最新数据,并且会验证最新数据的有效性;
基于少数服从多数的原则,整体节点维护的数据可以客观反映交换历史。
区块链就是为了解决上述问题而产生的技术方案。
二、区块链的核心技术组成
无论是公链还是联盟链,至少需要四个模块组成:P2P 网络协议、分布式一致性算法(共识机制)、加密签名算法、账户与存储模型。
1、P2P 网络协议
P2P 网络协议是所有区块链的最底层模块,负责交易数据的网络传输和广播、节点发现和维护。
通常我们所用的都是比特币 P2P 网络协议模块,它遵循一定的交互原则。比如:初次连接到其他节点会被要求按照握手协议来确认状态,在握手之后开始请求 Peer 节点的地址数据以及区块数据。
这套 P2P 交互协议也具有自己的指令集合,指令体现在在消息头(Message Header) 的 命令(command)域中,这些命令为上层提供了节点发现、节点获取、区块头获取、区块获取等功能,这些功能都是非常底层、非常基础的功能。如果你想要深入了解,可以参考比特币开发者指南中的 Peer Discovery 的章节。
2、分布式一致性算法
在经典分布式计算领域,我们有 Raft 和 Paxos 算法家族代表的非拜占庭容错算法,以及具有拜占庭容错特性的 PBFT 共识算法。
如果从技术演化的角度来看,我们可以得出一个图,其中,区块链技术把原来的分布式算法进行了经济学上的拓展。
在图中我们可以看到,计算机应用在最开始多为单点应用,高可用方便采用的是冷灾备,后来发展到异地多活,这些异地多活可能采用的是负载均衡和路由技术,随着分布式系统技术的发展,我们过渡到了 Paxos 和 Raft 为主的分布式系统。
而在区块链领域,多采用 PoW 工作量证明算法、PoS 权益证明算法,以及 DPoS 代理权益证明算法,以上三种是业界主流的共识算法,这些算法与经典分布式一致性算法不同的是,它们融入了经济学博弈的概念,下面我分别简单介绍这三种共识算法。
PoW: 通常是指在给定的约束下,求解一个特定难度的数学问题,谁解的速度快,谁就能获得记账权(出块)权利。这个求解过程往往会转换成计算问题,所以在比拼速度的情况下,也就变成了谁的计算方法更优,以及谁的设备性能更好。
PoS: 这是一种股权证明机制,它的基本概念是你产生区块的难度应该与你在网络里所占的股权(所有权占比)成比例,它实现的核心思路是:使用你所锁定代币的币龄(CoinAge)以及一个小的工作量证明,去计算一个目标值,当满足目标值时,你将可能获取记账权。
DPoS: 简单来理解就是将 PoS 共识算法中的记账者转换为指定节点数组成的小圈子,而不是所有人都可以参与记账。这个圈子可能是 21 个节点,也有可能是 101 个节点,这一点取决于设计,只有这个圈子中的节点才能获得记账权。这将会极大地提高系统的吞吐量,因为更少的节点也就意味着网络和节点的可控。
3、加密签名算法
在区块链领域,应用得最多的是哈希算法。哈希算法具有抗碰撞性、原像不可逆、难题友好性等特征。
其中,难题友好性正是众多 PoW 币种赖以存在的基础,在比特币中,SHA256 算法被用作工作量证明的计算方法,也就是我们所说的挖矿算法。
而在莱特币身上,我们也会看到 Scrypt 算法,该算法与 SHA256 不同的是,需要大内存支持。而在其他一些币种身上,我们也能看到基于 SHA3 算法的挖矿算法。以太坊使用了 Dagger-Hashimoto 算法的改良版本,并命名为 Ethash,这是一个 IO 难解性的算法。
当然,除了挖矿算法,我们还会使用到 RIPEMD160 算法,主要用于生成地址,众多的比特币衍生代码中,绝大部分都采用了比特币的地址设计。
除了地址,我们还会使用到最核心的,也是区块链 Token 系统的基石:公私钥密码算法。
在比特币大类的代码中,基本上使用的都是 ECDSA。ECDSA 是 ECC 与 DSA 的结合,整个签名过程与 DSA 类似,所不一样的是签名中采取的算法为 ECC(椭圆曲线函数)。
从技术上看,我们先从生成私钥开始,其次从私钥生成公钥,最后从公钥生成地址,以上每一步都是不可逆过程,也就是说无法从地址推导出公钥,从公钥推导到私钥。
4、账户与交易模型
从一开始的定义我们知道,仅从技术角度可以认为区块链是一种分布式数据库,那么,多数区块链到底使用了什么类型的数据库呢?
我在设计元界区块链时,参考了多种数据库,有 NoSQL 的 BerkelyDB、LevelDB,也有一些币种采用基于 SQL 的 SQLite。这些作为底层的存储设施,多以轻量级嵌入式数据库为主,由于并不涉及区块链的账本特性,这些存储技术与其他场合下的使用并没有什么不同。
区块链的账本特性,通常分为 UTXO 结构以及基于 Accout-Balance 结构的账本结构,我们也称为账本模型。UTXO 是“unspent transaction input/output”的缩写,翻译过来就是指“未花费的交易输入输出”。
这个区块链中 Token 转移的一种记账模式,每次转移均以输入输出的形式出现;而在 Balance 结构中,是没有这个模式的。

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