区块链随机数算法

① 区块链的三大核心技术是什么

区块链运作的7个核心技术介绍 2018-01-15
1.区块链的链接
顾名思义，区块链即由一个个区块组成的链。每个区块分为区块头和区块体（含交易数据）两个部分。区块头包括用来实现区块链接的前一区块的哈希（PrevHash）值（又称散列值）和用于计算挖矿难度的随机数（nonce）。前一区块的哈希值实际是上一个区块头部的哈希值，而计算随机数规则决定了哪个矿工可以获得记录区块的权力。
2.共识机制
区块链是伴随比特币诞生的，是比特币的基础技术架构。可以将区块链理解为一个基于互联网的去中心化记账系统。类似比特币这样的去中心化数字货币系统，要求在没有中心节点的情况下保证各个诚实节点记账的一致性，就需要区块链来完成。所以区块链技术的核心是在没有中心控制的情况下，在互相没有信任基础的个体之间就交易的合法性等达成共识的共识机制。
区块链的共识机制目前主要有4类：PoW、PoS、DPoS、分布式一致性算法。
3.解锁脚本
脚本是区块链上实现自动验证、自动执行合约的重要技术。每一笔交易的每一项输出严格意义上并不是指向一个地址，而是指向一个脚本。脚本类似一套规则，它约束着接收方怎样才能花掉这个输出上锁定的资产。
交易的合法性验证也依赖于脚本。目前它依赖于两类脚本：锁定脚本与解锁脚本。锁定脚本是在输出交易上加上的条件，通过一段脚本语言来实现，位于交易的输出。解锁脚本与锁定脚本相对应，只有满足锁定脚本要求的条件，才能花掉这个脚本上对应的资产，位于交易的输入。通过脚本语言可以表达很多灵活的条件。解释脚本是通过类似我们编程领域里的“虚拟机”，它分布式运行在区块链网络里的每一个节点。
4.交易规则
区块链交易就是构成区块的基本单位，也是区块链负责记录的实际有效内容。一个区块链交易可以是一次转账，也可以是智能合约的部署等其他事务。
就比特币而言，交易即指一次支付转账。其交易规则如下：
1）交易的输入和输出不能为空。
2）对交易的每个输入，如果其对应的UTXO输出能在当前交易池中找到，则拒绝该交易。因为当前交易池是未被记录在区块链中的交易，而交易的每个输入，应该来自确认的UTXO。如果在当前交易池中找到，那就是双花交易。
3）交易中的每个输入，其对应的输出必须是UTXO。
4）每个输入的解锁脚本（unlocking ）必须和相应输出的锁定脚本（locking ）共同验证交易的合规性。
5.交易优先级
区块链交易的优先级由区块链协议规则决定。对于比特币而言，交易被区块包含的优先次序由交易广播到网络上的时间和交易额的大小决定。随着交易广播到网络上的时间的增长，交易的链龄增加，交易的优先级就被提高，最终会被区块包含。对于以太坊而言，交易的优先级还与交易的发布者愿意支付的交易费用有关，发布者愿意支付的交易费用越高，交易被包含进区块的优先级就越高。
6.Merkle证明
Merkle证明的原始应用是比特币系统（Bitcoin），它是由中本聪（Satoshi Nakamoto）在2009年描述并且创造的。比特币区块链使用了Merkle证明，为的是将交易存储在每一个区块中。使得交易不能被篡改，同时也容易验证交易是否包含在一个特定区块中。
7.RLP
RLP（Recursive Length Prefix，递归长度前缀编码）是Ethereum中对象序列化的一个主要编码方式，其目的是对任意嵌套的二进制数据的序列进行编码。

② Blockchain区块链的定义是什么

是一个公开的包括所有已经被发送的交易的列表，它保证了每个人都知道每个比特币的真实所有者（地址）。所有网络上的全功能节点都会保留一份区块链的拷贝。
Block区块是区块链上的独立单位。每一个区块都包含了前一个区块的哈希值（所以某人不可能剔除或者修改区块链上的任何区块，而同时不使得区块链上的某些哈希值不匹配），还有尽可能多的在网络上可以找到的还没有被确认的交易，以及一个叫做nonce随机数的数字。正在创建一个区块的某人，必须找到一个合适的nonce随机数，以使得这个区块的哈希值低于某个阈值（thetarget目标值），这只能通过一个接着一个的尝试完所有的随机数，直到一个产生了想要的哈希值的随机数被找到，这个目标值越低就越难找到合适的随机数。故意使得区块的创建如此之难，是为了防止某人花掉了比特币，然后创建并推进他自己的不包含刚才那笔显示比特币已经被花费了的交易的区块链，一次擦除刚才的交易记录并允许他把刚才那笔比特币花两次。当一个有效的区块被创建，它会被分发到整个网络，然后基于这个区块开始寻找下一个区块。

③ 为什么区块链私钥 中的字母只有a-f之间

私钥：实际上是一组随机数，关于区块链中的随机数我们已经介绍过了
公钥：对私钥进行椭圆曲线加密算法生成，但是无法通过公钥倒推得到私钥。公钥的作用是在和对方交易时，使用自己的私钥加密信息，然后对方使用自己的公钥解密获得原始信息，这个过程俗称签名。
地址：由于公钥太长，在交易中不方便使用，就对公钥哈希进行SHA256、RIPEMD160、Base58算法加密生成地址

• 首先使用随机数发生器生成一个『私钥』。后续的公钥、地址都会由私钥生成，所以一句话概括私钥的重要性："谁掌握了私钥, 谁就掌握了该钱包的使用权!"

• 『私钥』经过椭圆曲线算法（SECP256K1）算法加密生成了'公钥'。这是一种非对称单向加密算法，知道私钥可以算出公钥，但知道公钥却无法反向算出私钥

• 『公钥』经过单向Hash算法(SHA256、RIPEMD160)生成『公钥Hash』

• 将一个字节的地址版本号连接到『公钥哈希』头部（对于比特币网络的pubkey地址，这一字节为“0”），然后对其进行两次SHA256运算，将结果的前4字节作为『公钥哈希』的校验值，连接在其尾部。

• 将上一步结果使用BASE58进行编码(比特币定制版本)，就得到了『钱包地址』。

④ 区块链技术中的区块头包含的三组元数据是什么

1、前区块哈希值。用于索引前区块
2、挖矿难度、随机值（用于工作量证明计算）、时间戳
3、梅克尔树，能够总结并迅速归纳校验区块中全部交易数据的树根数据。

⑤ 区块链目前用到哪些共识机制它们各自的优缺点和适用范围是什么

目前主要有四大类共识机制：Pow、Pos、DPos、Pool
1、Pow工作量证明，就是大家熟悉的挖矿，通过与或运算，计算出一个满足规则的随机数，即获得本次记账权，发出本轮需要记录的数据，全网其它节点验证后一起存储；
优点：完全去中心化，节点自由进出；
缺点：目前bitcoin已经吸引全球大部分的算力，其它再用Pow共识机制的区块链应用很难获得相同的算力来保障自身的安全；挖矿造成大量的资源浪费；共识达成的周期较长，不适合商业应用

2、Pos权益证明，Pow的一种升级共识机制；根据每个节点所占代币的比例和时间；等比例的降低挖矿难度，从而加快找随机数的速度。
优点：在一定程度上缩短了共识达成的时间
缺点：还是需要挖矿，本质上没有解决商业应用的痛点

3、DPos股份授权证明机制，类似于董事会投票，持币者投出一定数量的节点，代理他们进行验证和记账。
优点：大幅缩小参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证
缺点：整个共识机制还是依赖于代币，很多商业应用是不需要代币存在的

4、Pool验证池，基于传统的分布式一致性技术，加上数据验证机制；是目前行业链大范围在使用的共识机制
优点：不需要代币也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基础上，实现秒级共识验证；
缺点：去中心化程度不如bictoin；更适合多方参与的多中心商业模式

在使用共识机制，保证数据一致性时的巨大优势（共识机制则是Ripple首先提出的，数据正确性优先的网络交易同步机制，在共识网络中，无论软件代码怎么变动，无法取得共识就无法进入网络，更不要提分叉了）。
——————————————————
PS：稍微自黑下，虽然共识机制绝对能确保任何时候都不会产生硬分叉。但是，这种机制的缺点也比较明显，那就是要取得与其他节点的共识，明显要比当前Bitcoin网络漫长的多。极端情况下，在Ripple共识机制网络中掉线的后果也是很恐怖的。

有可能你家停电一天，第二天整个系统就再也无法与其它Rippled节点取得共识了（共识机制事实上需要超过80%的节点承认了你的数据，你的提交才会被其它节点接受，否则就会被排它的拒绝连接），甚至只能清空自己全部500多GB数据重新同步才能连上其它Ripple节点。

所以目前来说，现有的Rippled端并不适合民用（商用的话影响就比较小，比如RL自己的Rippled节点托管在亚马逊云数据中心，长时间无响应是可以高额索赔的，而且那种地方除了大型灾害几乎不会断），这也是RL一直想改进的方面之一。

⑥ 区块链中点对点分布式技术是指什么

“一种基于网络的计算机处理技术，与集中式相对应。由于个人计算机的性能得到极大的提高及其使用的普及，使处理能力分布到网络上的所有计算机成为可能。分布式计算是和集中式计算相对立的概念，分布式计算的数据可以分布在很大区域。”

⑦ 区块如何连接成区块链

区块链如何保证依次顺序相连？
区块链由一串使用密码学算法产生的区块连接而成。每一个区块上写满了交易记录，区块按顺序相连形成链状结构，也就是区块链大账本。
以比特币为例，矿工在生成新区块时，需要根据前一个区块的哈希值、新交易区块和随机数，来计算新的哈希值和随机数。也就是说每一个区块都是在前一个区块数据的基础上生成的，该机制保证了区块链数据的唯一性。
因为交易记录细微的变化也会彻底改变哈希值的结果，所以矿工在进行算力竞争的时候无法作弊，每个矿工都必须等前一个区块生成之后才能根据前一个区块的数据开始计算符合条件的随机数，保证了挖矿的公平性。