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数字思想是区块链体系的血液,运营整个体系  专题

2018-11-29   15:09             评论:0         阅读:

数字对于时代的进步起着决定性的作用。无论是互联网、大数据或者是人工智能都离不开数学,数学算法可以作为一种通讯工具,使所有的信息交互和建立信任,从而使各个节点保持一致的行动。作为新兴技术的区块链,自然也离不开数学,数学思想可谓是区块链技术的血液。

  数字对于时代的进步起着决定性的作用。无论是互联网、大数据或者是人工智能都离不开数学,数学算法可以作为一种通讯工具,使所有的信息交互和建立信任,从而使各个节点保持一致的行动。作为新兴技术的区块链,自然也离不开数学,数学思想可谓是区块链技术的血液。

 

数字思想是区块链体系的血液,运营整个体系

 

 

  交易的发起和验证

 

 

  交易的发起

 

  单笔交易是整个区块链的基本元素,这里面主要包含价值输出方发起交易、其他节点验证交易两个动作。整个交易的信任完全是依赖非对称加密算法进行保证,非对称加密算法需要两个密钥:公钥和私钥。公钥与私钥是一对,如果用公钥对数据进行加密,只有用对应的私钥才能解密;如果用私钥对数据进行加密,那么只有用对应的公钥才能解密。比如现有付款人1->收款人2、付款人2(前一交易的收款人2)->收款人3两笔交易,付款人1->收款人2的交易为付款人2->收款人3交易的前序交易。付款人2用自己的私钥制作数字签名,即用前序交易中涉及到收款人2(自己)的信息Y(一般包括前序交易的唯一哈希值、收款人2的公钥地址哈希、收款人2在前序交易中的排序、收款人2收到的金额等信息)作为明文计算密文X。付款人2将X作为数字签名和自己的公钥地址附在交易中发给收款人3。

 

  交易的验证

 

  付款人2到收款人3的交易发起后,各节点需要验证价值由付款人2发出以及价值可追溯到付款人1->收款人2的交易数据。验证节点用付款人2提供的公钥地址解密数字签名X得到明文Y,并与区块链上记录的内容进行比对,验证付款人2提供的公钥地址是否由付款人2持有(付款人持有账户);同时,计算付款人2提供的公钥地址的哈希,继续与Y中的收款人2的公钥地址哈希进行比对,验证付款人2提供的公钥地址是否为前序交易的收款地址(付款人账户持有价值),进而验证发出的价值是否可追溯到付款人1->收款人2的交易。如两次比对一致,则付款人2->收款人3交易有效。

 

 

  区块的打包和上链

 

 

  区块的打包

 

  在分布式网络下,为了降低记账成本并保证安全性,不是逐笔对交易进行全网共识进而上链,而是将一段时间内所有交易数据汇总打包成块,并通过竞争性记账规则确定上链。在区块打包过程中,数字摘要是重要的工具,它是将任意长度的消息变成固定长度的特定短消息,最后将一个区块内包含的所有信息概括为一个数字摘要,不同的原始消息会生成不同的摘要,但根据摘要无法逆推出原始消息。区块由区块体和区块头组成,区块体包含了大量交易信息,每笔交易有唯一地哈希值代表,往上走通过把相邻的两个哈希值合并成一个字符串,然后运算这个字符串的哈希,这样得到了一个“父哈希”,同样的计算方式往上走,可以得到数目更少的新一级哈希,最终形成一棵倒挂的树,到了树根的这个位置,就剩下一个根哈希了,也就是Merkle根节点,它总结了所有的交易信息。

 

  除了Merkle根节点,区块头还包括上一区块的头哈希值、时间戳、难度值和随机数,而头哈希是区块头五要素的哈希值。一个头哈希就可以总结整个区块所有交易信息、时间戳、前一区块头哈希、工作量证明等所有信息,任何信息的改变都将直接引起头哈希的变化。

 

  区块的上链

 

  区块打包完成后,通过共识机制解决了分布式账本结构下达成一致并抗攻击的问题,它解决了去中心化基础上的节点间互信问题,是保障区块链系统持续安全运行的关键。基于分布式网络中各节点的信任基础不同,可以分为工作量证明机制、拜占庭容错机制等,它们在节点进出进制、抗攻击性等方面各有优势。以工作量证明机制为例来说明共识机制的原理。达成共识需要一定的标准和规则,达到标准就可以获取记账权,同时这个标准或者规则是不能低成本实现的,否则记账的权威性和安全性容易受到挑战。基于数学难度的计算工作量证明机制简单理解就是一份证明,用来确认你做过一定量的工作。因为监测工作的整个过程通常是极为低效的,而通过对工作的结果进行认证来证明完成了相应的工作量,则是一种非常高效的方式。比如现实生活中的毕业证、驾驶证等等,也是通过检验结果的方式(通过相关的考试)所取得的证明。工作量证明解决了完全去中心化、节点自由进出的情况下,记账权的确认问题。

 

  同时,工作量证明也保障了抗攻击性。多数人投票的最长链投入了最大的工作量,如果大多数CPU工作量被诚实的节点控制,诚实的链条会增长很快,从而超过其他的链。攻击者为了修改过去的块,必须重做当前块以及之后的所有块,并赶上并超过诚实节点的工作。当下一区块添加时,慢的攻击者赶超的可能性以指数级方式减少,从而抵御恶意攻击。

 

  作为新兴技术的区块链,本身具备的优势以及场景的落实,受到了各国行业以及政府的支持。虽说币圈的熊市,对区块链造成了一定的影响,但是并不影响该技术的发展,因为两者只是产业与技术的联系,丝毫不影响企业对区块链技术的认知。



区块链

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