比特幣區塊鏈加密演算法

A. 區塊鏈技術通俗講解

區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。區塊鏈是比特幣的一個重要概念，本質上是一個去中心化的資料庫。同時，作為比特幣的底層技術，它是由密碼技術生成的一系列數據塊。每個數據塊包含一批比特幣網路交易信息，用於驗證其信息的有效性(防偽)並生成下一個數據塊。
首先，它是一個特殊的分布式資料庫，本質上是可以讀寫的。然後輸入資料庫的單位是「區塊」，它是去中心化的。
這樣解釋起來，似乎不那麼好理解，所以讓我們舉一個簡單的例子。

當我們在淘寶上購物時，因為買家和賣家都不知道對方的信用，我們需要引入第三方平台——支付寶。支付寶作為一個可信的平台，買家先給支付寶錢，賣家發貨後買家收到錢，通知支付寶，支付寶再借錢給賣家，這樣交易就不用擔心信用問題。

B. 區塊鏈是什麼有什麼作用

區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。所謂共識機制是區塊鏈系統中實現不同節點之間建立信任、獲取權益的數學演算法 。

C. 區塊鏈和比特幣是什麼關系

很多人有一個誤解以為比特幣就是區塊鏈，其實是非常錯誤的。比特幣只是區塊鏈技術的一種應用，把區塊鏈比作互聯網，比特幣只是其中的一個APP，區塊鏈的應用場景還非常非常大。推薦到千聊或喜馬拉雅上學習 gojoy區塊鏈網上大學的區塊鏈商業革命，這些講的很透徹又通俗易懂！

D. 區塊鏈密碼演算法是怎樣的

區塊鏈作為新興技術受到越來越廣泛的關注，是一種傳統技術在互聯網時代下的新的應用，這其中包括分布式數據存儲技術、共識機制和密碼學等。隨著各種區塊鏈研究聯盟的創建，相關研究得到了越來越多的資金和人員支持。區塊鏈使用的Hash演算法、零知識證明、環簽名等密碼演算法:

Hash演算法

哈希演算法作為區塊鏈基礎技術，Hash函數的本質是將任意長度（有限）的一組數據映射到一組已定義長度的數據流中。若此函數同時滿足：

（1）對任意輸入的一組數據Hash值的計算都特別簡單；

（2）想要找到2個不同的擁有相同Hash值的數據是計算困難的。

滿足上述兩條性質的Hash函數也被稱為加密Hash函數，不引起矛盾的情況下，Hash函數通常指的是加密Hash函數。對於Hash函數，找到使得被稱為一次碰撞。當前流行的Hash函數有MD5,SHA1,SHA2,SHA3。

比特幣使用的是SHA256，大多區塊鏈系統使用的都是SHA256演算法。所以這里先介紹一下SHA256。

1、 SHA256演算法步驟

STEP1：附加填充比特。對報文進行填充使報文長度與448模512同餘（長度=448mod512），填充的比特數范圍是1到512，填充比特串的最高位為1，其餘位為0。

STEP2：附加長度值。將用64-bit表示的初始報文（填充前）的位長度附加在步驟1的結果後（低位位元組優先）。

STEP3：初始化緩存。使用一個256-bit的緩存來存放該散列函數的中間及最終結果。

STEP4：處理512-bit（16個字）報文分組序列。該演算法使用了六種基本邏輯函數，由64 步迭代運算組成。每步都以256-bit緩存值為輸入，然後更新緩存內容。每步使用一個32-bit 常數值Kt和一個32-bit Wt。其中Wt是分組之後的報文，t=1,2,...,16 。

STEP5：所有的512-bit分組處理完畢後，對於SHA256演算法最後一個分組產生的輸出便是256-bit的報文。

2、環簽名

2001年，Rivest, shamir和Tauman三位密碼學家首次提出了環簽名。是一種簡化的群簽名，只有環成員沒有管理者，不需要環成員間的合作。環簽名方案中簽名者首先選定一個臨時的簽名者集合,集合中包括簽名者。然後簽名者利用自己的私鑰和簽名集合中其他人的公鑰就可以獨立的產生簽名,而無需他人的幫助。簽名者集合中的成員可能並不知道自己被包含在其中。

環簽名方案由以下幾部分構成：

（1）密鑰生成。為環中每個成員產生一個密鑰對(公鑰PKi,私鑰SKi)。

（2）簽名。簽名者用自己的私鑰和任意n個環成員(包括自己)的公鑰為消息m生成簽名a。

（3）簽名驗證。驗證者根據環簽名和消息m,驗證簽名是否為環中成員所簽,如果有效就接收,否則丟棄。

環簽名滿足的性質：

（1）無條件匿名性:攻擊者無法確定簽名是由環中哪個成員生成,即使在獲得環成員私鑰的情況下,概率也不超過1/n。

（2）正確性:簽名必需能被所有其他人驗證。

（3）不可偽造性:環中其他成員不能偽造真實簽名者簽名,外部攻擊者即使在獲得某個有效環簽名的基礎上,也不能為消息m偽造一個簽名。

3、環簽名和群簽名的比較

（1）匿名性。都是一種個體代表群體簽名的體制，驗證者能驗證簽名為群體中某個成員所簽，但並不能知道為哪個成員，以達到簽名者匿名的作用。

（2）可追蹤性。群簽名中，群管理員的存在保證了簽名的可追蹤性。群管理員可以撤銷簽名，揭露真正的簽名者。環簽名本身無法揭示簽名者,除非簽名者本身想暴露或者在簽名中添加額外的信息。提出了一個可驗證的環簽名方案,方案中真實簽名者希望驗證者知道自己的身份,此時真實簽名者可以通過透露自己掌握的秘密信息來證實自己的身份。

（3）管理系統。群簽名由群管理員管理，環簽名不需要管理，簽名者只有選擇一個可能的簽名者集合，獲得其公鑰，然後公布這個集合即可，所有成員平等。

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E. 區塊鏈技術和比特幣有什麼關系

區塊鏈技術是比特幣的底層技術，比特幣一直在沒有任何中心化機構運營和管理的情況下運行，後來比特幣技術被抽象提取出來，稱之為區塊鏈技術，或者分布式賬本技術。

比特幣是區塊鏈第一個應用，以後會擴展到越來越多的行業中。

區塊鏈技術被稱之為分布式賬本技術，是一種互聯網資料庫技術，其特點是去中心化、公開透明，讓每個人均可參與資料庫記錄。

而比特幣是不依靠特定貨幣機構發行，比特幣經濟使用整個P2P網路中眾多節點構成的分布式資料庫來確認並記錄所有的交易行為，並使用密碼學的設計來確保貨幣流通各個環節安全性的一種貨幣。

(5)比特幣區塊鏈加密演算法擴展閱讀：

比特幣貨幣特徵：

去中心化：比特幣是第一種分布式的虛擬貨幣，整個網路由用戶構成，沒有中央銀行。去中心化是比特幣安全與自由的保證 。

全世界流通：比特幣可以在任意一台接入互聯網的電腦上管理。不管身處何方，任何人都可以挖掘、購買、出售或收取比特幣。

專屬所有權：操控比特幣需要私鑰，它可以被隔離保存在任何存儲介質。除了用戶自己之外無人可以獲取。

低交易費用：可以免費匯出比特幣，但最終對每筆交易將收取約1比特分的交易費以確保交易更快執行。

無隱藏成本：作為由A到B的支付手段，比特幣沒有繁瑣的額度與手續限制。知道對方比特幣地址就可以進行支付。

跨平台挖掘：用戶可以在眾多平台上發掘不同硬體的計算能力。

參考資料：網路-區塊鏈網路-比特幣

F. 比特幣區塊鏈用什麼技術來保證交易安全

公鑰密碼學。比特幣使用公鑰密碼學比特幣是一種加密貨幣(cryptocurreny)，「Crypto」是密碼學(cryptography)的縮寫，更具體地說，是公鑰密碼學。

G. 比特幣是區塊鏈的運用嗎

比特幣是區塊鏈的實際應用

2008年爆發金融危機，當時一個叫「中本聰「化名發表了一篇論文，基於區塊鏈技術對老王存的故事進行改進：

1）因為比特幣是全球流通，故事中的」元「統一改成btc，100元=100btc

2）比特幣的匿名性，故事中的每個人記賬的方式會向天下公布你口袋有多少錢，想必每個人都不願意把，比特幣網路中每個人都擁有一個錢包地址，是一個由若干位二進制數字組成的代碼。

3）交易機制改進，記賬優化改進等等。

那麼比特幣在目前具有什麼應用場景呢？

1）用於投資

比特幣目前總市值是 9672.36億，占目前加密貨幣總市值的50%。如果你是20-50歲的中國人，並且有穩定的工作，那麼你在網路熱搜上了解到比特幣在半個月內從3000上漲到8000的新聞，這時候你剛好看到我的這篇文章，那麼你一定會想到一件事應該是：這個東西該不該投資？以及風險大不大？

個人覺得，比特幣比較適合做定投（每個月把自己工資的一部分投資比特幣，如果你拿4000的工資，可以在每個月固定的一個時間點投資300），在加密貨幣交易市場中，有人因為比特幣暴富，也有人因為炒比特幣把房子都賣掉，加密貨幣交易市場的總市值不大，裡面確實有一些大大小小的專家拉盤，變化不可預測，但是縱觀這10年來的發展，加密貨幣還是呈現出一種良性發展的狀態，也越來越多的國家認可。

H. 比特幣和區塊鏈是什麼

區塊鏈誕生自中本聰的比特幣，是比特幣的底層技術，自2009年以來，出現了各種各樣的類比特幣的數字貨幣，都是基於公有區塊鏈的
1、比特幣是一種P2P形式的數字貨幣，P2P（即點對點）的傳輸意味著一個去中心化的支付系統，後來比特幣技術被抽象提取出來，稱之為區塊鏈技術。
2、2008年由中本聰第一次提出了區塊鏈的概念，通過利用點對點網路和分布式時間戳伺服器，區塊鏈資料庫能夠進行自主管理，為比特幣而發明的區塊鏈使它成為第一個解決重復消費問題的數字貨幣。
(8)比特幣區塊鏈加密演算法擴展閱讀：
1、區塊鏈（Blockchain）：是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。所謂共識機制是區塊鏈系統中實現不同節點之間建立信任、獲取權益的數學演算法 。
它本質上是一個去中介化的資料庫，同時作為比特幣的底層技術。區塊鏈是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊，每一個數據塊中包含了一次比特幣網路交易的信息，用於驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區塊。
2、2008年10月，在中本聰的原始論文中，「區塊」和「鏈」這兩個字是被分開使用的，而在被廣泛使用時被合稱為區塊-鏈，到2016年才被變成一個詞：「區塊鏈」。到2014年，「區塊鏈2.0」成為一個關於去中心化區塊鏈資料庫的術語。
3、比特幣（BitCoin）：概念最初由中本聰在2009年提出，根據中本聰的思路設計發布的開源軟體以及建構其上的P2P網路。比特幣是一種P2P形式的數字貨幣。點對點的傳輸意味著一個去中心化的支付系統。

I. 區塊鏈技術的六大核心演算法

區塊鏈技術的六大核心演算法
區塊鏈核心演算法一：拜占庭協定
拜占庭的故事大概是這么說的：拜占庭帝國擁有巨大的財富，周圍10個鄰邦垂誕已久，但拜占庭高牆聳立，固若金湯，沒有一個單獨的鄰邦能夠成功入侵。任何單個鄰邦入侵的都會失敗，同時也有可能自身被其他9個鄰邦入侵。拜占庭帝國防禦能力如此之強，至少要有十個鄰邦中的一半以上同時進攻，才有可能攻破。然而，如果其中的一個或者幾個鄰邦本身答應好一起進攻，但實際過程出現背叛，那麼入侵者可能都會被殲滅。於是每一方都小心行事，不敢輕易相信鄰國。這就是拜占庭將軍問題。
在這個分布式網路里：每個將軍都有一份實時與其他將軍同步的消息賬本。賬本里有每個將軍的簽名都是可以驗證身份的。如果有哪些消息不一致，可以知道消息不一致的是哪些將軍。盡管有消息不一致的，只要超過半數同意進攻，少數服從多數，共識達成。
由此，在一個分布式的系統中，盡管有壞人，壞人可以做任意事情(不受protocol限制)，比如不響應、發送錯誤信息、對不同節點發送不同決定、不同錯誤節點聯合起來干壞事等等。但是，只要大多數人是好人，就完全有可能去中心化地實現共識
區塊鏈核心演算法二：非對稱加密技術
在上述拜占庭協定中，如果10個將軍中的幾個同時發起消息，勢必會造成系統的混亂，造成各說各的攻擊時間方案，行動難以一致。誰都可以發起進攻的信息，但由誰來發出呢?其實這只要加入一個成本就可以了，即：一段時間內只有一個節點可以傳播信息。當某個節點發出統一進攻的消息後，各個節點收到發起者的消息必須簽名蓋章，確認各自的身份。
在如今看來，非對稱加密技術完全可以解決這個簽名問題。非對稱加密演算法的加密和解密使用不同的兩個密鑰.這兩個密鑰就是我們經常聽到的」公鑰」和」私鑰」。公鑰和私鑰一般成對出現, 如果消息使用公鑰加密,那麼需要該公鑰對應的私鑰才能解密; 同樣，如果消息使用私鑰加密,那麼需要該私鑰對應的公鑰才能解密。
區塊鏈核心演算法三：容錯問題
我們假設在此網路中，消息可能會丟失、損壞、延遲、重復發送，並且接受的順序與發送的順序不一致。此外，節點的行為可以是任意的：可以隨時加入、退出網路，可以丟棄消息、偽造消息、停止工作等，還可能發生各種人為或非人為的故障。我們的演算法對由共識節點組成的共識系統，提供的容錯能力，這種容錯能力同時包含安全性和可用性，並適用於任何網路環境。
區塊鏈核心演算法四：Paxos 演算法(一致性演算法)
Paxos演算法解決的問題是一個分布式系統如何就某個值(決議)達成一致。一個典型的場景是，在一個分布式資料庫系統中，如果各節點的初始狀態一致，每個節點都執行相同的操作序列，那麼他們最後能得到一個一致的狀態。為保證每個節點執行相同的命令序列，需要在每一條指令上執行一個「一致性演算法」以保證每個節點看到的指令一致。一個通用的一致性演算法可以應用在許多場景中，是分布式計算中的重要問題。節點通信存在兩種模型：共享內存和消息傳遞。Paxos演算法就是一種基於消息傳遞模型的一致性演算法。
區塊鏈核心演算法五：共識機制
區塊鏈共識演算法主要是工作量證明和權益證明。拿比特幣來說，其實從技術角度來看可以把PoW看做重復使用的Hashcash，生成工作量證明在概率上來說是一個隨機的過程。開采新的機密貨幣，生成區塊時，必須得到所有參與者的同意，那礦工必須得到區塊中所有數據的PoW工作證明。與此同時礦工還要時時觀察調整這項工作的難度，因為對網路要求是平均每10分鍾生成一個區塊。
區塊鏈核心演算法六：分布式存儲
分布式存儲是一種數據存儲技術，通過網路使用每台機器上的磁碟空間，並將這些分散的存儲資源構成一個虛擬的存儲設備，數據分散的存儲在網路中的各個角落。所以，分布式存儲技術並不是每台電腦都存放完整的數據，而是把數據切割後存放在不同的電腦里。就像存放100個雞蛋，不是放在同一個籃子里，而是分開放在不同的地方，加起來的總和是100個。

J. 什麼是比特幣加密技術

比特幣和區塊鏈的誕生需要依賴於很多核心技術的突破：一是拜占庭容錯技術；二是非對稱加密技術；三是點對點支付技術。下面會依次介紹。
拜占庭容錯技術
比特幣和區塊鏈誕生的首要難點在於如何創建分布式共識機制，也就是菜斯利·蘭伯特等人1982年提出的拜占庭將軍問題。所謂拜占庭將軍問題是指，把戰爭中互不信任的各城邦軍隊如何達成共識並決定是否出兵的決策過程。延伸至計算機領域，試圖創建具有容錯性的分布式系統，即使部分節點失效仍可確保系統正常運行，也可讓多個基於零信任基礎的節點達成共識，並確保信息傳遞的一致性。
中本聰所提到的「拜占庭將軍問題」解決方法起始於亞當﹒拜克在1997年發明的哈希現金演算法機制，起初該設計是用於限制垃圾郵件發送與拒絕服務攻擊。2004年，密碼朋克運動早期和重要成員哈爾·芬尼將亞當﹒拜克的哈希現金演算法改進為可復用的工作量證明機制。他們的研究又是基於達利亞·馬凱與邁克爾·瑞特的學術成果：拜占庭容錯機制。正是哈爾·芬尼的可復用的工作量證明機制後來成為比特幣的核心要素之一。哈爾·芬尼是中本聰的最早支持者，同時也是第一筆比特幣轉賬的接受者，在比特幣發展的早期與中本聰有大量互動與交流。
非對稱加密技術
比特幣的非對稱加密技術來源於以下幾項密碼學的技術創新：1976年，Sun公司前首席安全官Whitfield Diffie與斯坦福大學教授Martin Hell，在開創性論文《密碼學的新方向》首次提出公開鑰匙密碼學的概念，發明了非對稱加密演算法。1978年省理工學院的倫納德·阿德曼、羅納德·李維斯特、阿迪·薩莫爾三名研究人員，共同發明了公開鑰匙系統「RSA」可用於數據加密和簽名，率先開發第一個具備商業實用性的非對稱RSA加密演算法。1985年，Neal Koblitz和Victor Miller倆人，首次提出將橢圓曲線演算法（ECC），應用於密碼學，並建立公鑰加密的演算法，公鑰密碼演算法的原理是利用信息的不對稱性，公鑰對應的是私鑰，私鑰是解開所有信息的鑰匙，公鑰可以由私鑰反推算出。ECC能夠提供比RSA更高級別的安全。比特幣使用的就是橢圓曲線演算法公鑰用於接收比特幣，而私鑰則是比特幣支付時的交易簽名。這些加密演算法奠定了當前非對稱加密理論的基礎，被廣泛應用於網路通信領域。但是，當時這些加密技術發明均在NSA嚴密監視的視野之內。NSA最初認為它們對國家安全構成威脅，並將其視為軍用技術。直到20世紀90年代末，NSA才放棄對這些非對稱加密技術的控制，RSA演算法、ECC演算法等非對稱加密技術最終得以走進公眾領域。
不過，中本聰並不信任NSA公布的加密技術，在比特幣系統中沒有使用RSA公鑰系統，原因除了ECC能夠提供比RSA更高級別的安全性能外，還擔心美國安全部門在RSA留有技術後門。2013年9月，斯諾登就曾爆料NSA採用秘密方法控制加密國際標准，比特幣採用的RSA可能留有後門，NSA能以不為人知的方法弱化這條曲線。所幸的是，中本聰神一般走位避開了RSA的陷阱,使用的加密技術不是NSA的標准，而是另一條鮮為人知的橢圓曲線，這條曲線並不在美國RSA的掌握之下。全世界只有極少數程序躲過了這一漏洞，比特幣便是其中之一。