区块链技术的六大核心算法

大家好,今天小编来为大家解答以下的问题,关于区块链技术的六大核心算法,区块链技术算法这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

本文目录

  1. 什么是区块链加密算法
  2. 区块链技术的六大核心算法
  3. 在区块链中一般使用什么加密算法

什么是区块链加密算法

区块链加密算法(EncryptionAlgorithm)

非对称加密算法是一个函数,通过使用一个加密钥匙,将原来的明文文件或数据转化成一串不可读的密文代码。加密流程是不可逆的,只有持有对应的解密钥匙才能将该加密信息解密成可阅读的明文。加密使得私密数据可以在低风险的情况下,通过公共网络进行传输,并保护数据不被第三方窃取、阅读。

区块链技术的核心优势是去中心化,能够通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段,在节点无需互相信任的分布式系统中实现基于去中心化信用的点对点交易、协调与协作,从而为解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供了解决方案。

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。

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。

在区块链中一般使用什么加密算法

在区块链中,一般使用两种主要的加密算法:

公钥/私钥加密算法:这种加密算法使用一对公钥和私钥。公钥可以公开分发,而私钥需要保密。只有拥有私钥的人才能解密使用公钥加密的数据。这种加密方法被广泛用于数字签名和身份验证,因为它可以确认数据的来源和完整性。在区块链中,私钥用于确认交易者的身份,而公钥则被广播给网络中的其他节点以验证交易的有效性。

RSA算法:这是一种常用的公钥/私钥加密算法,由Ron Rivest、Adi Shamir和 Leonard Adleman于1978年发明。它是一种非对称加密算法,也就是说,用于加密的密钥和用于解密的密钥是不同的。

ECDSA(椭圆曲线数字签名算法):这是一种基于RSA算法的改进版,使用椭圆曲线密码学,使得签名过程更快速且更安全。在区块链中,ECDSA被用于验证交易的数字签名。

拓展知识:

哈希函数是一种将任意长度的数据(如文本、数字等)转换为固定长度(通常为256位或512位)的摘要的方法。它们非常快且非常安全,因为改变数据中的一小部分(即使是微小的改变)会导致哈希结果的变化非常大,甚至不可逆。这种特性使得哈希函数在区块链中被广泛使用,如区块的merkle树结构、交易的数字签名以及密码学钱包的存储等。

比特币区块链主要使用SHA-256作为其哈希函数,这是由David Chaum和Mayra P. Chilomchik在1997年引入的一种算法。SHA-256提供了一种非常安全的方式来创建区块链并确保交易的安全性。此外,区块链中的Merkle树结构也是基于SHA-256的哈希函数来创建的。

以上两种加密算法和哈希函数在区块链中都扮演着非常重要的角色,它们保证了交易的安全性、完整性和匿名性,同时也确保了区块链网络的去中心化和不可篡改性。

同时,由于区块链中的数据是以区块的形式不断增长的,这些加密算法还被用于创建区块头和区块间的链接,进一步提高了区块链的性能和安全性。

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