區塊鏈哈希樹木
A. 區塊鏈中的哈希值是什麼
區塊鏈中的哈希值是由特定演算法對任意數據進行計算後得到的一串固定長度的字元,是數據的「數字指紋」。
定義:哈希值是將輸入數據通過哈希演算法轉換後得到的唯一對應的輸出值。每個輸入數據經過哈希計算,都會產生一個獨一無二的哈希值。
作用:
- 驗證信息完整性:在區塊鏈中,哈希值用於驗證交易或區塊的數據是否完整。通過對比哈希值,節點可以快速確認數據是否已被正確記錄。
- 確保數據安全:由於哈希演算法的特性,即使數據發生微小的改動,其哈希值也會發生巨大變化。這確保了區塊鏈數據的不可篡改性,從而提高了數據的安全性。
與區塊鏈的緊密關系:
- 區塊鏈技術的核心在於其不可篡改性和分布式特性,而哈希值是實現這些特性的重要手段之一。
- 通過哈希演算法對每一筆交易和每個區塊進行唯一標識,區塊鏈構建了一個去中心化的、高度安全的交易記錄系統。
- 在這個系統中,參與者可以通過計算哈希值來驗證數據的真實性和完整性,從而確保整個區塊鏈網路的穩定運行。
B. 區塊鏈與電子存證的基礎——哈希值簡介
區塊鏈與電子存證的基礎——哈希值簡介
哈希函數(hash function)是可以將任意大小的原始數據映射成固定長度值的函數,其得到的結果被稱為「哈希值」,原始數據則被稱為「消息」,哈希值也可稱為「摘要」。
一、哈希函數的特點
固定長度輸出:無論輸入的消息有多長,哈希函數都會將其映射為一個固定長度的哈希值。
雪崩效應:好的哈希函數具有「雪崩效應」,即輸入消息發生微小變化時,其哈希值會發生大幅改變。這一特性使得哈希函數在密碼學和數據完整性校驗中具有重要意義。
單向性:哈希函數是一個單向函數,只能從消息得到摘要,而無法從摘要得到消息。這一特性保證了哈希值的安全性,使得通過哈希值無法反推出原始消息。
二、哈希函數的應用
數據完整性校驗:由於哈希函數的雪崩效應和單向性,可以用於對文件進行核驗。通過計算出文件的哈希值並與另一文件的哈希值進行比較,可以判斷這兩個文件是否相同。這一應用在區塊鏈技術中尤為重要,區塊鏈通過計算每個區塊的哈希值來確保數據的完整性和不可篡改性。
密碼學應用:哈希函數在密碼學中有著廣泛的應用,如數字簽名、消息認證碼等。通過哈希函數對消息進行摘要,可以生成一個固定長度的哈希值,然後對該哈希值進行加密或簽名,從而實現消息的認證和完整性校驗。
電子存證:在電子存證領域,哈希值也被廣泛應用。通過對電子數據進行哈希計算,可以生成一個唯一的哈希值作為電子數據的「指紋」。當需要驗證電子數據的完整性時,只需重新計算其哈希值並與之前的哈希值進行比較即可。這一方法可以有效防止電子數據在存儲或傳輸過程中被篡改。
三、常見的哈希函數
MD5:MD5是一種廣泛使用的哈希函數,其摘要長度為128位(32個半形字元)。然而,由於MD5的碰撞概率較高,已被認為不再適合用於安全性要求高的場景。
SHA-1:SHA-1是另一種常見的哈希函數,其摘要長度為160位(40個半形字元)。盡管SHA-1在一段時間內被認為是安全的,但近年來也被發現存在碰撞問題,因此也不再適合用於高安全性要求的場景。
SHA-2:SHA-2是一系列哈希函數的集合,包括SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512等。其中,SHA-256的摘要長度為256位(64個半形字元),具有較高的安全性和較低的碰撞概率,因此被廣泛用於安全性要求高的場景。
四、哈希碰撞與安全性
雖然哈希函數具有許多優點,但碰撞問題一直是其安全性方面的關注重點。碰撞是指兩個不同的消息具有相同的哈希值。雖然自然發生碰撞的概率極低,但隨著計算機技術的發展和哈希函數的廣泛應用,碰撞問題逐漸凸顯出來。
為了應對碰撞問題,需要採取一系列措施來提高哈希函數的安全性。例如,選擇具有更高安全性的哈希函數(如SHA-256)、增加哈希值的長度、採用多哈希函數組合等方法。此外,在應用哈希函數時還需要注意避免使用弱密碼或容易受到攻擊的哈希函數。
綜上所述,哈希函數作為區塊鏈與電子存證的基礎技術之一,在數據完整性校驗、密碼學應用和電子存證等領域發揮著重要作用。然而,隨著技術的發展和碰撞問題的出現,需要不斷研究和探索新的哈希函數和安全性措施來應對挑戰。
C. 區塊鏈中的梅克爾樹是怎麼存儲交易的
梅克爾樹,一般意義上來講,它是哈希大量聚集數據「塊」(chunk)的一種方式,它依賴於將這些數據「塊」分裂成較小單位(bucket)的數據塊,每一個bucket塊僅包含幾個數據「塊」,然後取每個bucket單位數據塊再次進行哈希,重復同樣的過程,直至剩餘的哈希總數僅變為1:即根哈希(root hash)。
梅克爾樹最為常見和最簡單的形式,是二進制梅克爾樹( binary Mekle tree),其中一bucket單位的數據塊總是包含了兩個相鄰的塊或哈希,它的描述如下:
去中心化內容分享平台DECENT、比特幣、以太坊智能合約都是這個結構。
D. 哈希圖會取代區塊鏈
2018年2月份哈希圖團隊就在Reddit上po出了一種新的實現共識演算法平台,旨在為世界提供一種更有效、快速的價值互聯網底層支撐。
從比特幣出現到現在,區塊鏈這個名詞已經深入人心,似乎我們已經被深深植入一種想法,那就是 價值互聯網 必將通過區塊鏈來實現。而仔細一看,區塊鏈似乎就是一個簡單的鏈表,只不過是更宏觀一些的區塊相連。區塊之內打包的各種公開的交易事務。於是我們從中總結出了人人都能談的區塊鏈的特點:
而區塊鏈的用途承載了我們很多美好的想像,賦予更多節點以價值,包括內容,個人數據等形形色色的各類資產。
誠然,區塊鏈已經在部分領域實現了這個功能。但是,在具體使用過程中,我們漸漸遇到了很多性能問題,先是以太坊上養貓就堵塞了整個以太坊網路。而比特幣就更不用說了,即使全世界成千上萬個分布式節點,各大礦場投入了巨資構建的礦場來支撐這個網路,仍然受限於每10分鍾才出一個區塊的演算法限制。
因為性能瓶頸,其他演算法也迅速出現,企圖解決這個問題。比如通過PoS演算法,DPoS演算法,試圖繞過PoW這種簡單粗暴的解決方案,來提升網路每秒能夠處理的交易事務次數(TPS)。
而最近掀起的EOS節點競選,全世界范圍內各個財大氣粗的團隊,參與競選全球 21個超級節點 ,用於投票產生下一個區塊。本質上仍然屬於DPoS演算法的應用,只不過這個超級節點能夠獲得大量的EOS代幣|Token(主網上線後可稱之為Coin)獎勵,按照當前價格折算,就是上億的收入。資本逐利,無可厚非。但是仔細想一想,官方的說法,這是為了提升TPS而設計的一種折中的方法。意思就是,決定區塊產生的不再是公平的,而是一種代議制,在去中心化和中心化之間找到的一個微妙的平衡,當然這個系統內,除了超級節點,備胎節點也是必須的。本文不贅述EOS。
而這些,不禁讓人深深思索一個新的問題,當年中本聰的設想,一人一個CPU,一個投票權的願景似乎已經漸行漸遠了。
提到區塊鏈,我們常說共識演算法,其實全稱是一致性共識演算法。其中,拆出兩個關鍵詞來:
共識似乎離普通用戶很近,白話說即為,我們大多數人認同它的價值,它就有價值。而一致性卻離得很遠,下一個區塊怎麼產生,節點之間如何同步數據與我何干?
這里,我也只淺淺列出用在區塊鏈世界的幾種牛批的共識演算法,包含:
下面進入本文的主題。
無論是什麼共識演算法,核心目的相同,那就是:在無可信中心節點可以依仗時,社區用戶能夠關於事務的產生,區塊打包達成一致。
此處上一個對比圖,將會一目瞭然,然後我也會再文字贅述一遍,和大家分享我自己對此的一點點淺淺的思考,如有任何差錯,歡迎隨時指正。
可見,左邊是區塊鏈,右邊是哈希圖。
仔細看,區塊鏈實際上是一個公平但是殘酷的機制。每一個參與挖礦的節點,都是在玩一個概率游戲。比如老大哥比特幣,使用純正的PoW演算法,每個人通過密碼學問題,暴力求解那個答案,我們稱之為哈希碰撞。在10分鍾內,產生的交易事務其實不止那個最終被加入最長的鏈上的區塊的那些事務。而是同時有很多其他區塊。每一筆事務會通過廣播機制,向周圍的其他節點廣播以求得到足夠的確認,並最終加入區塊鏈。問題來了,節點保存著當前最新的備份,且只認最長的那個鏈,但是我們知道,廣播意味著一樣長的多個鏈會產生,於是節點就需要同時保存多個備用區塊,然後靜靜等待下一步傳來的區塊,再比較選誰鏈更長,就把誰真的加入大家都認同的那個鏈,而失敗的區塊,就黯然退場,加入下一輪的事務。
挖到那個沒加入到鏈上的節點,只能暗暗擦乾眼淚,繼續前行。
以太坊呢,就稍稍溫情一些,會有一點點獎勵給這類被稱之為叔塊的東西。
看到左邊的區塊鏈結構嗎?生長過程中,是個樹,長成了以後,就會被修剪的只剩下一個白白長長的樹干。這就是我們說的,只認最長的鏈的法則殘酷之處。
哈希圖
對比看右邊的哈希圖結構,是不是要復雜很多?簡單說,就是一個都不能少。
挖到的區塊全都加入到系統。每個分支都將被用到,最終縫合到整個系統。
稍稍想想,就能知道左邊的沒有右邊的事務處理速度快。因為左邊總是要自我閹割一部分打包在區塊內的事務。而右邊不用。
那麼,為什麼右邊可行?而區塊鏈卻選擇的是更慢的演算法呢?
答案很簡單,區塊鏈的廣播方法,在全網達成共識很慢。那麼哈希圖是怎麼做到的呢?
下面將談一談哈希圖的兩個核心機制中的其中一個,官方稱呼為Gossip about gossip協議。
粗淺翻譯為:關於八卦的八卦協議。
先來說一說Gossip協議(八卦協議)。
Gossip協議解決的問題就是在分布式環境下信息高效分發的問題。這個問題的解決決定著系統的一致性程度。
以辦公室八卦為例,八卦一般是從一次對話開始,只要一個人八卦一下,有限的時間內辦公室的人都會知道。與病毒傳播類似。因此Gossip別名就是「病毒感染演算法」,「謠言傳播演算法」。
Gossip的核心就是當前節點隨機選擇一些節點把那個告訴它們你知道的所有事情。好比說,你聽到了一個八卦消息,你會忍不住想和朋友分享,於是你從你認識的人中,隨機挑了一部分人,把這個消息告訴了他們。他們也一樣,每個人聽到這個消息,也會忍不住想和他們的朋友分享。像病毒傳播一樣,迅速傳遍了整個人際網路。
因此理解八卦協議,可以帶入一種日常生活我們總是會參與到的八卦場景。
而關於八卦的八卦協議,這里不再多說,只是可以對照一下,作為一個傳遞八卦消息的人,你再被其他人八卦,是不是有一種意想不到的被人驗證的感覺?後面會再寫文詳述。
總之,通過Gossip協議,哈希圖能夠做到在秒級別實現共識(牛批吧)。因此,就能夠採用這種絕不放棄任何區塊的圖狀方式,進而提升事務打包確認的速度。不是一般的快。
有人認為哈希圖要顛覆區塊鏈的,但是哈希圖的人認為,它們會共存。-- 且當八卦,不必在意
接著引出一個新的問題給大家,我們真的關心底層技術的實現方式嗎?
支付寶好用,微信好用,我們關心它們是怎麼實現的嗎?我想絕大部分朋友是不在意的。
那麼對應到區塊鏈或者哈希圖,我們其實並不會太在意到底哪個演算法更好,而是更關心,我這個轉賬多久能夠被確認,別人給我轉的錢多久能收到。
誠然,我們不必太在意底層,但是支撐起一個良好體驗的產品,必然是從底層汲取能量。
或許,哈希圖將帶來一種嶄新的體驗。
到現在,我相信一組新詞不斷出現在大家的信息捕捉器里:
我的粗淺理解是,不帶代幣的互聯網產品都是古典的,而帶有代幣的大多數號稱價值互聯網的產品也只是耍猴,博眼球,賣空氣,更不要提國外還時不時捧出的12歲CEO,發行以太坊代幣,我歸結為賣傻兒子系列。
不管是什麼互聯網,我們的核心訴求始終都是,要好用,簡單說就是快且安全高效。
而價值呢,更多的願景仍然是希望將個人產生的價值部分乃至全部還歸於個人。
但是,任重道遠。在古典互聯網安家的90後們尚且未能全部擁抱區塊鏈,更別說80後,70後等等大部隊了。
我們終將死去,價值互聯網會在新一代的原住民中生存。
而本篇,希望帶來了一點點價值,那就很好了。
2018.4.21 -- YQ
鄭重聲明
本文里還未提到哈希圖的缺點,導致給人一種推廣軟文的感覺。本文只是純粹科普一下不同的公開記賬本實現方式,並非誘導大家投資,我個人不參加一級市場的私募,風險承擔不起,也不鼓吹大家參與。個中風險,自己衡量,自己把握。
E. 區塊鏈什麼是哈希值,區塊鏈哈希是什麼意思
哈希值是什麼意思?哈希值一般指哈希函數。
哈希函數指將哈希表中元素的關鍵鍵值映射為元素存儲位置的函數。
一般的線性表,樹中,記錄在結構中的相對位置是隨機的,即和記錄的關鍵字之間不存在確定的關系,因此,在結構中查找記錄時需進行一系列和關鍵字的比較。這一類查找方法建立在「比較「的基礎上,查找的效率依賴於查找過程中所進行的比較次數。
理想的情況是能直接找到需要的記錄,因此必須在記錄的存儲位置和它的關鍵字之間建立一個確定的對應關系f,使每個關鍵字和結構中一個唯一的存儲位置相對應。
哈希值概念簡單普及:
1、哈希值其實就是一段數據,只不過這個數據有特殊的含義,它是某個文件或者某個字元串的DNA,或者身份證。
2、哈希演算法(典型的有MD5,SHA-1等),將一段較長的數據映射為較短小的數據,這段小數據就是大數據的哈希值。
它有這樣一個特點,他是唯一的,一旦數據發生了變化,哪怕是一個微小的變化,它的哈希值也會發生變化。另外一方面,既然是DNA,那就保證了沒有兩個數據的哈希值是完全相同的。
3、它常常用來判斷兩個文件是否相同。比如,從網路上下載某個文件,只要把這個文件原來的哈希值同下載後得到的文件的哈希值進行對比,如果相同,則表示兩個文件完全一致,下載過程沒有損壞文件。
而如果不一致,則表明下載得到的文件跟原來的文件不同,文件在下載過程中受到了損壞。
區塊鏈中的哈希值是什麼意思?
如果你對區塊鏈領域有所了解,那麼你一定聽說過哈希值,或許我們在瀏覽區塊鏈信息時會經常看到哈希值,但是如果讓我們說說哈希值到底是什麼,可能我們也並不能說明白。我知到,雖然很多人都已經進入幣圈很久,但是對於區塊鏈領域的一些概念還處於一個一知半解,知道又不完全清楚的狀態。其實哈希就是一種壓縮信息的方法,我們可以通過哈希將很長的一段文字壓縮成一小段亂碼,那麼區塊鏈中的哈希值是什麼意思呢?現在就讓我來為大家詳細的講解一下。
哈希值是將任意長度的輸入字元串轉換為密碼並進行固定輸出的過程。哈希值不是一個「密碼」,我們不能通過解密哈希來檢索原始數據,它是一個單向的加密函數。
區塊鏈哈希是什麼?如果是剛開始了解區塊鏈,就需要結合「區塊」的概念來一起理解了。每一個區塊,包含的內容有數據信息,本區塊的哈希值以及上一個區塊的哈希值。區塊中的數據信息,主要是交易雙方的地址與此次交易數量還有交易時間信息等。而哈希值就是尋找到區塊,繼而了解到這些區塊信息的鑰匙。以上就是區塊鏈中哈希的含義了。
區塊鏈通過哈希演算法對一個交易區塊中的交易信息進行加密,並把信息壓縮成由一串數字和字母組成的散列字元串。金窩窩集團分析其哈希演算法的作用如下:區塊鏈的哈希值能夠唯一而精準地標識一個區塊,區塊鏈中任意節點通過簡單的哈希計算都接獲得這個區塊的哈希值,計算出的哈希值沒有變化也就意味著區塊鏈中的信息沒有被篡改。
在區塊鏈中,每個塊都有前一個塊的哈希值,前一個塊被稱為當前塊的父塊,如果考慮父塊有一個當前區塊。它將會有上一個塊的哈希值即父塊。
在區塊鏈中,每個塊都有前一個塊的哈希值。當我們更改當前塊中的任何數據時,塊的哈希值將被更改,這將影響前一個塊,因為它有前一個塊的地址。例如,如果我們只有兩個塊,一個是當前塊,一個是父塊。當前塊將擁有父塊的地址。如果需要更改當前塊中的數據,還需要更改父塊。當只有兩個數據塊時,很容易更改數據,但是現在,當我們在區塊鏈中實現時,2020-01-2412:32已經挖掘了614272個塊,而614272(th)塊的哈希值為。如果我們要更改當前塊614272(th)中的數據,614271塊的哈希地址必須更改,但是614271塊的哈希是不可能更改的,所以這就是區塊鏈被稱為不可變的,數據可信的。區塊鏈的第一個塊,稱為起源塊。你可以從這個起源塊中看到有多少塊被開採到現在。
如果我們對輸入的任何部分做一個小的改變,輸出就會有一個大的改變,請看下面的例子以獲得更多的理解。哈希值是區塊鏈技術不可變的和確定的潛力核心基礎和最重要的方面。它保留了記錄和查看的數據的真實性,以及區塊鏈作為一個整體的完整性。
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區塊鏈中的哈希值是什麼?哈希值是將任意長度的輸入字元串轉換為密碼並進行固定輸出的過程。哈希值不是一個「密碼」,我們不能通過解密哈希來檢索原始數據,它是一個單向的加密函數。
區塊鏈:
區塊鏈是一個信息技術領域的術語。從本質上講,它是一個共享資料庫,存儲於其中的數據或信息,具有「不可偽造」「全程留痕」「可以追溯」「公開透明」「集體維護」等特徵。基於這些特徵,區塊鏈技術奠定了堅實的「信任」基礎,創造了可靠的「合作」機制,具有廣闊的運用前景。2019年1月10日,國家互聯網信息辦公室發布《區塊鏈信息服務管理規定》??。