區塊鏈技術存儲如何計算md5

⑴ 區塊鏈技術

背景：比特幣誕生之後，發現該技術很先進，才發現了區塊鏈技術。比特幣和區塊鏈技術同時被發現。

1.1 比特幣誕生的目的：

①貨幣交易就有記錄，即賬本；

②中心化機構記賬弊端——可篡改；易超發

比特幣解決第一個問題：防篡改——hash函數

1.2 hash函數（加密方式）

①作用：將任意長度的字元串，轉換成固定長度（sha256）的輸出。輸出也被稱為hash值。

②特點：很難找到兩個不同的x和y，使得h(x)=h(y)。

③應用：md5文件加密

1.3 區塊鏈

①定義

區塊：將總賬本拆分成區塊存儲

區塊鏈：在每個區塊上，增加區塊頭。其中記錄父區塊的hash值。通過每個區塊存儲父區塊的hash值，將所有的區塊按照順序連接起來，形成區塊鏈。

②區塊鏈如何防止交易記錄被篡改

形成區塊鏈後，篡改任一交易，會導致該交易區塊hash值和其子區塊中不同，發現篡改。

即使繼續篡改子區塊頭中hash值，會導致子區塊hash值和孫區塊中不同，發現篡改。

1.4 區塊鏈本質

①比特幣和區塊鏈本質：一個人人可見的大賬本，只記錄交易。

②核心技術：通過密碼學hash函數+數據結構，保證賬本記錄不可篡改。

③核心功能：創造信任。法幣依靠政府公信力，比特幣依靠技術。

1.5如何交易

①進行交易，需要有賬號和密碼，對應公鑰和私鑰

私鑰：一串256位的二進制數字，獲取不需要申請，甚至不需要電腦，自己拋硬幣256次就生成了私鑰

地址由私鑰轉化而成。地址不能反推私鑰。

地址即身份，代表了在比特幣世界的ID。

一個地址產生之後，只有進入區塊鏈賬本，才能被大家知道。

②數字簽名技術

簽名函數sign（張三的私鑰，轉賬信息：張三轉10元給李四） = 本次轉賬簽名

驗證韓式verify（張三的地址，轉賬信息：張三轉10元給李四，本次轉賬簽名） = True

張三通過簽名函數sign（），使用自己的私鑰對本次交易進行簽名。

任何人可以通過驗證韓式vertify（）,來驗證此次簽名是否有由持有張三私鑰的張三本人發出。是返回true，反之為false。

sign（）和verify（）由密碼學保證不被破解。·

③完成交易

張三將轉賬信息和簽名在全網供內部。在賬戶有餘額的前提下，驗證簽名是true後，即會記錄到區塊鏈賬本中。一旦記錄，張三的賬戶減少10元，李四增加10元。

支持一對一，一對多，多對已，多對多的交易方式。

比特幣世界中，私鑰就是一切！！！

1.6中心化記賬

①中心化記賬優點：

a.不管哪個中心記賬，都不用太擔心

b.中心化記賬，效率高

②中心化記賬缺點：

a 拒絕服務攻擊

b 厭倦後停止服務

c 中心機構易被攻擊。比如破壞伺服器、網路，監守自盜、法律終止、政府幹預等

歷史 上所有有中心化機構的機密貨幣嘗試都失敗了。

比特幣解決第二個問題：如何去中心化

1.7 去中心化記賬

①去中心化：人人都可以記賬。每個人都可以保留完整的賬本。

任何人都可以下載開源程序，參與P2P網路，監聽全世界發送的交易，成為記賬節點，參與記賬。

②去中心化記賬流程

某人發起一筆交易後，向全網廣播。

每個記賬節點，持續監聽、持續全網交易。收到一筆新交易，驗證准確性後，將其放入交易池並繼續向其它節點傳播。

因為網路傳播，同一時間不同記賬節點的交一次不一定相同。

每隔10分鍾，從所有記賬節點當中，按照某種方式抽取1名，將其交易池作為下一個區塊，並向全網廣播。

其它節點根據最新的區塊中的交易，刪除自己交易池中已經被記錄的交易，繼續記賬，等待下一次被選中。

③去中心化記賬特點

每隔10分鍾產生一個區塊，但不是所有在這10分鍾之內的交易都能記錄。

獲得記賬權的記賬節點，將得到50個比特幣的獎勵。每21萬個區塊（約4年）後，獎勵減半。總量約2100萬枚，預計2040年開采完。

記錄一個區塊的獎勵，也是比特幣唯一的發行方式。

④如何分配記賬權：POW（proof of work） 方式

記賬幾點通過計算一下數學題，來爭奪記賬權。

找到某隨即數，使得一下不等式成立：

除了從0開始遍歷隨機數碰運氣之外，沒有其它解法，解題的過程，又叫做挖礦。

誰先解對，誰就得到記賬權。

某記賬節點率先找到解，即向全網公布。其他節點驗證無誤之後，在新區塊之後重新開始新一輪的計算。這個方式被稱為POW。

⑤難度調整

每個區塊產生的時間並不是正好10分鍾

隨著比特幣發展，全網算力不算提升。

為了應對算力的變化，每隔2016個區塊（大約2周），會加大或者減少難度，使得每個區塊產生的平均時間是10分鍾。

#歐易OKEx# #比特幣[超話]# #數字貨幣#

⑵ 漫畫圖解 什麼是區塊鏈

漫畫圖解：什麼是區塊鏈

什麼是區塊鏈？
區塊鏈，英文 Blockchain，本質上是一種去中心化的分布式資料庫。任何人只要架設自己的伺服器，接入區塊鏈網路，都可以成為這個龐大網路的一個節點。
區塊鏈既然本質是資料庫，裡面究竟存儲了什麼東西呢？讓我們來了解一下區塊鏈的基本單元：區塊（Block）。
一個區塊分為兩大部分：
1.區塊頭
區塊頭裡面存儲著區塊的頭信息，包含上一個區塊的哈希值（PreHash），本區塊體的哈希值（Hash），以及時間戳（TimeStamp）等等。
2.區塊體
區塊體存儲著這個區塊的詳細數據（Data），這個數據包含若干行記錄，可以是交易信息，也可以是其他某種信息。
剛才提及的哈希值又是什麼意思呢？
想必大家都聽說過MD5，MD5就是典型的哈希演算法，可以把一串任意長度的明文轉化成一串固定長度（128bit）的字元串，這個字元串就是哈希值。
而在我們的區塊鏈中，採用的是一種更為復雜的哈希演算法，叫做SHA256。最新的數據信息（比如交易記錄）經過一系列復雜的計算，最終會通過這個哈希演算法轉化成了長度為256bit的哈希值字元串，也就是區塊頭當中的Hash，格式如下：

區塊與Hash是一一對應的，Hash可以當做是區塊的唯一標識。
不同的區塊之間是如何進行關聯的呢？依靠Hash和PreHash來關聯。每一個區塊的PreHash和前一個區塊的Hash值是相等的。
為什麼要計算區塊的哈希值呢？
既然區塊鏈是一個鏈狀結構，就必然存在鏈條的頭節點（第一個區塊）和尾節點（最後一個區塊）。一旦有人計算出區塊鏈最新數據信息的哈希值，相當於對最新的交易記錄進行打包，新的區塊會被創建出來，銜接在區塊鏈的末尾。
新區塊頭的Hash就是剛剛計算出的哈希值，PreHash等於上一個區塊的Hash。區塊體的Data存儲的是打包前的交易記錄，這部分數據信息已經變得不可修改。
這個計算Hash值，創建新區塊的過程就叫做挖礦。
用於進行海量計算的伺服器，叫做礦機。
操作計算的工作人員，叫做礦工。
計算哈希值究竟難在哪裡？咱們來做一個最粗淺的解釋，哈希值計算的公式如下：
Hash = SHA-256（最後一個區塊的Hash + 新區塊基本信息 + 交易記錄信息 + 隨機數）
其中，交易記錄信息也是一串哈希值，它的計算涉及到一個數據結構 Merkle Tree。有興趣的小夥伴可以查閱相關資料，我們暫時不做展開介紹。
這里關鍵的計算難點在於隨機數的生成。猥瑣的區塊鏈發明者為了增大Hash的計算難度，要求Hash結果的前72bit必須都是0，這個幾率實在是太小太小。
由於（最後一個區塊的Hash + 新區塊基本信息 + 交易記錄信息）是固定的，所以能否獲得符合要求的Hash，完全取決於隨機數的值。挖礦者必須經過海量計算，反復生成隨機數進行「撞大運」一般的嘗試，才有可能得到正確的Hash，從而挖礦成功。
同時，區塊頭內還包含著一個動態的難度系數，當全世界的硬體計算能力越來越快的時候，區塊鏈的難度系數也會水漲船高，使得全網平均每10分鍾才能產生出一個新區塊。
小夥伴們明白挖礦有多麼難了吧？需要補充的是，不同的區塊鏈應用在細節上是不同的，這里所描述的挖礦規則是以比特幣為例。
區塊鏈的應用

比特幣（BitCoin）的概念最初由中本聰於2008年提出，而後根據這一思路設計發布了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。
什麼是P2P網路呢？
傳統的貨幣都是由中央銀行統一發行，所有的個人儲蓄也是由銀行統一管理，這是典型的中心化系統。
而比特幣則是部署在一個全世界眾多對等節點組成的去中心化網路之上。每一個節點都有資格對這種數字貨幣進行記錄和發行。
至於比特幣底層的數據存儲，正是基於了區塊鏈技術。比特幣的每一筆交易，都對應了區塊體數據中的一行，簡單的示意如下：
交易記錄的每一行都包含時間戳、交易明細、數字簽名。
表格中只是為了方便理解。實際存儲的交易明細是匿名的，只會記錄支付方和收款方的錢包地址。
至於數字簽名呢，可以理解為每一條單筆交易的防偽標識，由非對稱加密演算法所生成。
接下來說一說比特幣礦工的獎勵：
比特幣協議規定，挖到新區塊的礦工將獲得獎勵，從2008年起是50個比特幣，然後每4年減半，目前2018年是12.5個比特幣。流通中新增的比特幣都是這樣誕生的，也難怪大家對挖掘比特幣的工作如此趨之若鶩！
區塊鏈的優勢和劣勢
區塊鏈的優勢：
1.去中心化
區塊鏈不依賴於某個中心節點，整個系統的數據由全網所有對等節點共同維護，都可以進行數據的存儲和檢驗。這樣一來，除非攻擊者黑掉全網半數以上的節點，否則整個系統是不會遭到破壞的。
2.信息不可篡改
區塊內的數據是無法被篡改的。一旦數據遭到篡改哪怕一丁點，整個區塊對應的哈希值就會隨之改變，不再是一個有效的哈希值，後面鏈接的區塊也會隨之斷裂。
區塊鏈的劣勢：
1.過度消耗能源
想要生成一個新的區塊，必須要大量伺服器資源進行大量無謂的嘗試性計算，嚴重耗費電能。
2.信息的網路延遲
以比特幣為例，任何一筆交易數據都需要同步到其他所有節點，同步過程中難免會受到網路傳輸延遲的影響，帶來較長的耗時。
幾點補充：
1.本漫畫部分內容參考了阮一峰的博文《區塊鏈入門教程》，感謝這位大神的科普。
2.由於篇幅有限，關於Merkle Tree 和 非對稱加密 的知識暫時沒有展開細講，有興趣的小夥伴們可以查閱資料進行更深一步的學習。

⑶ 哈希演算法

1.通過哈希值不能反向推導出原始數據（所以哈希演算法也叫單向哈希演算法）
2.對於輸入數據非常敏感，及時更改了一個比特位，哈希值也大不相同
3.散列沖突的概率要小，
4.執行效率要高，及時很長的文本，也能盡快計算出哈希值

MD5的結果是128位 --> 32個16進制串

最常用於加密的哈希演算法是 MD5（MD5 Message-Digest Algorithm，MD5 消息摘要演算法）和 SHA（Secure Hash Algorithm，安全散列演算法）

通過拿到加密後的密文然後再字典表（彩虹表）中比對，找到相同的密文則可以知道其明文。
可以通過在用戶的密碼後加鹽（加入一個字元串）然後加密存儲起來。

區塊鏈是一塊塊區塊組成的，每個區塊分為兩部分：區塊頭和區塊體。
區塊頭保存著 自己區塊體 和 上一個區塊頭 的哈希值。
因為這種鏈式關系和哈希值的唯一性，只要區塊鏈上任意一個區塊被修改過，後面所有區塊保存的哈希值就不對了。
區塊鏈使用的是 SHA256 哈希演算法，計算哈希值非常耗時，如果要篡改一個區塊，就必須重新計算該區塊後面所有的區塊的哈希值，短時間內幾乎不可能做到。

假設我們有 k 個機器，數據的哈希值的范圍是 [0, MAX]。我們將整個范圍劃分成 m 個小區間（m 遠大於 k），每個機器負責 m/k 個小區間。當有新機器加入的時候，我們就將某幾個小區間的數據，從原來的機器中搬移到新的機器中。這樣，既不用全部重新哈希、搬移數據，也保持了各個機器上數據數量的均衡。

⑷ 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。

鏈喬教育在線旗下學碩創新區塊鏈技術工作站是中國教育部學校規劃建設發展中心開展的「智慧學習工場2020-學碩創新工作站 」唯一獲準的「區塊鏈技術專業」試點工作站。專業站立足為學生提供多樣化成長路徑，推進專業學位研究生產學研結合培養模式改革，構建應用型、復合型人才培養體系。