区块链

概览

区块链是什么

区块链，就是一些列的区块，链接起来，就叫区块链

blockchain is a chain of blocks that contains information

区块链最早是为了防篡改：用于给数字文档加时间戳，这样就不可能对其进行回溯或篡改，就像 notary（公证人）一个样，直到后来 比特币出来了

比特币出来后，区块链是一个 distribute ledger （分布式账本），且同样会非常难于篡改

区块链如何工作

• Block 的结构

  • Data（栗如 比特币的一条交易记录：From 张三，To 李四，金额：100w）

  • Hash：是一个全局唯一的指纹，

    • 在 Block 被创建时初始化
    • Block 中的任何修改都会导致 Hash 的改变
    • 可用于检测 篡改

  • 上一个 Block 节点的 Hash，用于组链，确保安全

    • 首节点被称为 genesis block 他没有 prevBlock
    • 修改任何一个节点都会导致整个 chain 断掉
    • 但是可以通过重新计算其他节点的 hash 来篡改整个区块链

• Proof-of-Work

  • 让篡改变得很难，栗如，每个 Block 需要修改 10 分钟

  • 工作量证明最常用的技术原理是 哈希函数。由于输入散列函数h()的任意值n，会对应到一个h(n)结果，而n只要变动一个 比特，就会引起 雪崩效应，所以几乎无法从h(n)反推回n，因此借由指定查找h(n)的特征，让用户进行大量的穷举运算，就可以达成工作量证明。

    我们若指定h(n)的 16进制 值的前四值，求n，这样统计上平均约要运行2 的16次h(n)散列运算，才会得到答案，但验算只要进行一次就可以了。如果想要增加难度，那就增加指定的位数即可。以 SHA256 函数举例，假设我们要处理数据Hello World，并找出h(n)前四值为0000的n，如果从Hello World0开始加上一个 十进制 数ASCII进行穷举猜测，到Hello World107105时才会得到匹配条件的h(n)：

    0000BFE6AF4232F78B0C8EBA37A6BA6C17B9B8671473B0B82305880BE077EDD9

    Hello World107105

• 使用 pear-to-pear 分布式来保证安全

  • 每个节点都有整个 block-chain
  • 如果有人新建了一个 block，这个 block 会发布到网络中的每一个节点
  • 每个节点都会验证，这个节点是否被篡改
  • 篡改会被网络中的其他节点否决，除非你篡改 50% 以上的节点

• 其算法还在不断进步，最近好像为了防止挖矿，hash 算法被淘汰了

• 基于 Smart contracts

Hash 函数

将哈希表中元素的关键键值映射为元素存储位置的函数

• hash 算法的目标：在记录的存储位置和它的关键字之间建立一个确定的对应关系f，使每个关键字和结构中一个唯一的存储位置相对应

Hash 表

• 直接定址
• 数字分析取键
• 平方取中：取关键字平方后的中间几位为哈希地址
• 折叠法
• 取余法
• 随机数法

Hash 函数

• 均匀性
• 复杂度

冲突处理

• 链接法
• 开放定址法

区块链能干嘛

• 更多应用场景

  • 医疗记录
  • 电子公证 E-notary
  • 税务记录