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今天给各位分享区块链帝国的知识,其中也会对区块链集团进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!

区块链 --- 共识算法

PoW算法是一种防止分布式服务资源被滥用、拒绝服务攻击的机制。它要求节点进行适量消耗时间和资源的复杂运算,并且其运算结果能被其他节点快速验算,以耗用时间、能源做担保,以确保服务与资源被真正的需求所使用。

PoW算法中最基本的技术原理是使用哈希算法。假设求哈希值Hash(r),若原始数据为r(raw),则运算结果为R(Result)。

R = Hash(r)

哈希函数Hash()的特性是,对于任意输入值r,得出结果R,并且无法从R反推回r。当输入的原始数据r变动1比特时,其结果R值完全改变。在比特币的PoW算法中,引入算法难度d和随机值n,得到以下公式:

Rd = Hash(r+n)

该公式要求在填入随机值n的情况下,计算结果Rd的前d字节必须为0。由于哈希函数结果的未知性,每个矿工都要做大量运算之后,才能得出正确结果,而算出结果广播给全网之后,其他节点只需要进行一次哈希运算即可校验。PoW算法就是采用这种方式让计算消耗资源,而校验仅需一次。

 

PoS算法要求节点验证者必须质押一定的资金才有挖矿打包资格,并且区域链系统在选定打包节点时使用随机的方式,当节点质押的资金越多时,其被选定打包区块的概率越大。

POS模式下,每个币每天产生1币龄,比如你持有100个币,总共持有了30天,那么,此时你的币龄就为3000。这个时候,如果你验证了一个POS区块,你的币龄就会被清空为0,同时从区块中获得相对应的数字货币利息。

节点通过PoS算法出块的过程如下:普通的节点要成为出块节点,首先要进行资产的质押,当轮到自己出块时,打包区块,然后向全网广播,其他验证节点将会校验区块的合法性。

 

DPoS算法和PoS算法相似,也采用股份和权益质押。

但不同的是,DPoS算法采用委托质押的方式,类似于用全民选举代表的方式选出N个超级节点记账出块。

选民把自己的选票投给某个节点,如果某个节点当选记账节点,那么该记账节点往往在获取出块奖励后,可以采用任意方式来回报自己的选民。

这N个记账节点将轮流出块,并且节点之间相互监督,如果其作恶,那么会被扣除质押金。

通过信任少量的诚信节点,可以去除区块签名过程中不必要的步骤,提高了交易的速度。

 

拜占庭问题:

拜占庭是古代东罗马帝国的首都,为了防御在每块封地都驻扎一支由单个将军带领的军队,将军之间只能靠信差传递消息。在战争时,所有将军必须达成共识,决定是否共同开战。

但是,在军队内可能有叛徒,这些人将影响将军们达成共识。拜占庭将军问题是指在已知有将军是叛徒的情况下,剩余的将军如何达成一致决策的问题。

BFT:

BFT即拜占庭容错,拜占庭容错技术是一类分布式计算领域的容错技术。拜占庭假设是对现实世界的模型化,由于硬件错误、网络拥塞或中断以及遭到恶意攻击等原因,计算机和网络可能出现不可预料的行为。拜占庭容错技术被设计用来处理这些异常行为,并满足所要解决的问题的规范要求。

拜占庭容错系统 :

发生故障的节点被称为 拜占庭节点 ,而正常的节点即为 非拜占庭节点 。

假设分布式系统拥有n台节点,并假设整个系统拜占庭节点不超过m台(n ≥ 3m + 1),拜占庭容错系统需要满足如下两个条件:

另外,拜占庭容错系统需要达成如下两个指标:

PBFT即实用拜占庭容错算法,解决了原始拜占庭容错算法效率不高的问题,算法的时间复杂度是O(n^2),使得在实际系统应用中可以解决拜占庭容错问题

 

PBFT是一种状态机副本复制算法,所有的副本在一个视图(view)轮换的过程中操作,主节点通过视图编号以及节点数集合来确定,即:主节点 p = v mod |R|。v:视图编号,|R|节点个数,p:主节点编号。

PBFT算法的共识过程如下:客户端(Client)发起消息请求(request),并广播转发至每一个副本节点(Replica),由其中一个主节点(Leader)发起提案消息pre-prepare,并广播。其他节点获取原始消息,在校验完成后发送prepare消息。每个节点收到2f+1个prepare消息,即认为已经准备完毕,并发送commit消息。当节点收到2f+1个commit消息,客户端收到f+1个相同的reply消息时,说明客户端发起的请求已经达成全网共识。

具体流程如下 :

客户端c向主节点p发送REQUEST, o, t, c请求。o: 请求的具体操作,t: 请求时客户端追加的时间戳,c:客户端标识。REQUEST: 包含消息内容m,以及消息摘要d(m)。客户端对请求进行签名。

主节点收到客户端的请求,需要进行以下交验:

a. 客户端请求消息签名是否正确。

非法请求丢弃。正确请求,分配一个编号n,编号n主要用于对客户端的请求进行排序。然后广播一条PRE-PREPARE, v, n, d, m消息给其他副本节点。v:视图编号,d客户端消息摘要,m消息内容。PRE-PREPARE, v, n, d进行主节点签名。n是要在某一个范围区间内的[h, H],具体原因参见 垃圾回收 章节。

副本节点i收到主节点的PRE-PREPARE消息,需要进行以下交验:

a. 主节点PRE-PREPARE消息签名是否正确。

b. 当前副本节点是否已经收到了一条在同一v下并且编号也是n,但是签名不同的PRE-PREPARE信息。

c. d与m的摘要是否一致。

d. n是否在区间[h, H]内。

非法请求丢弃。正确请求,副本节点i向其他节点包括主节点发送一条PREPARE, v, n, d, i消息, v, n, d, m与上述PRE-PREPARE消息内容相同,i是当前副本节点编号。PREPARE, v, n, d, i进行副本节点i的签名。记录PRE-PREPARE和PREPARE消息到log中,用于View Change过程中恢复未完成的请求操作。

主节点和副本节点收到PREPARE消息,需要进行以下交验:

a. 副本节点PREPARE消息签名是否正确。

b. 当前副本节点是否已经收到了同一视图v下的n。

c. n是否在区间[h, H]内。

d. d是否和当前已收到PRE-PPREPARE中的d相同

非法请求丢弃。如果副本节点i收到了2f+1个验证通过的PREPARE消息,则向其他节点包括主节点发送一条COMMIT, v, n, d, i消息,v, n, d, i与上述PREPARE消息内容相同。COMMIT, v, n, d, i进行副本节点i的签名。记录COMMIT消息到日志中,用于View Change过程中恢复未完成的请求操作。记录其他副本节点发送的PREPARE消息到log中。

主节点和副本节点收到COMMIT消息,需要进行以下交验:

a. 副本节点COMMIT消息签名是否正确。

b. 当前副本节点是否已经收到了同一视图v下的n。

c. d与m的摘要是否一致。

d. n是否在区间[h, H]内。

非法请求丢弃。如果副本节点i收到了2f+1个验证通过的COMMIT消息,说明当前网络中的大部分节点已经达成共识,运行客户端的请求操作o,并返回REPLY, v, t, c, i, r给客户端,r:是请求操作结果,客户端如果收到f+1个相同的REPLY消息,说明客户端发起的请求已经达成全网共识,否则客户端需要判断是否重新发送请求给主节点。记录其他副本节点发送的COMMIT消息到log中。

 

如果主节点作恶,它可能会给不同的请求编上相同的序号,或者不去分配序号,或者让相邻的序号不连续。备份节点应当有职责来主动检查这些序号的合法性。

如果主节点掉线或者作恶不广播客户端的请求,客户端设置超时机制,超时的话,向所有副本节点广播请求消息。副本节点检测出主节点作恶或者下线,发起View Change协议。

View Change协议 :

副本节点向其他节点广播VIEW-CHANGE, v+1, n, C , P , i消息。n是最新的stable checkpoint的编号, C 是 2f+1验证过的CheckPoint消息集合, P 是当前副本节点未完成的请求的PRE-PREPARE和PREPARE消息集合。

当主节点p = v + 1 mod |R|收到 2f 个有效的VIEW-CHANGE消息后,向其他节点广播NEW-VIEW, v+1, V , O 消息。 V 是有效的VIEW-CHANGE消息集合。 O 是主节点重新发起的未经完成的PRE-PREPARE消息集合。PRE-PREPARE消息集合的选取规则:

副本节点收到主节点的NEW-VIEW消息,验证有效性,有效的话,进入v+1状态,并且开始 O 中的PRE-PREPARE消息处理流程。

 

在上述算法流程中,为了确保在View Change的过程中,能够恢复先前的请求,每一个副本节点都记录一些消息到本地的log中,当执行请求后副本节点需要把之前该请求的记录消息清除掉。

最简单的做法是在Reply消息后,再执行一次当前状态的共识同步,这样做的成本比较高,因此可以在执行完多条请求K(例如:100条)后执行一次状态同步。这个状态同步消息就是CheckPoint消息。

副本节点i发送CheckPoint, n, d, i给其他节点,n是当前节点所保留的最后一个视图请求编号,d是对当前状态的一个摘要,该CheckPoint消息记录到log中。如果副本节点i收到了2f+1个验证过的CheckPoint消息,则清除先前日志中的消息,并以n作为当前一个stable checkpoint。

这是理想情况,实际上当副本节点i向其他节点发出CheckPoint消息后,其他节点还没有完成K条请求,所以不会立即对i的请求作出响应,它还会按照自己的节奏,向前行进,但此时发出的CheckPoint并未形成stable。

为了防止i的处理请求过快,设置一个上文提到的 高低水位区间[h, H] 来解决这个问题。低水位h等于上一个stable checkpoint的编号,高水位H = h + L,其中L是我们指定的数值,等于checkpoint周期处理请求数K的整数倍,可以设置为L = 2K。当副本节点i处理请求超过高水位H时,此时就会停止脚步,等待stable checkpoint发生变化,再继续前进。

 

在区块链场景中,一般适合于对强一致性有要求的私有链和联盟链场景。例如,在IBM主导的区块链超级账本项目中,PBFT是一个可选的共识协议。在Hyperledger的Fabric项目中,共识模块被设计成可插拔的模块,支持像PBFT、Raft等共识算法。

 

 

Raft基于领导者驱动的共识模型,其中将选举一位杰出的领导者(Leader),而该Leader将完全负责管理集群,Leader负责管理Raft集群的所有节点之间的复制日志。

 

下图中,将在启动过程中选择集群的Leader(S1),并为来自客户端的所有命令/请求提供服务。 Raft集群中的所有节点都维护一个分布式日志(复制日志)以存储和提交由客户端发出的命令(日志条目)。 Leader接受来自客户端的日志条目,并在Raft集群中的所有关注者(S2,S3,S4,S5)之间复制它们。

在Raft集群中,需要满足最少数量的节点才能提供预期的级别共识保证, 这也称为法定人数。 在Raft集群中执行操作所需的最少投票数为 (N / 2 +1) ,其中N是组中成员总数,即 投票至少超过一半 ,这也就是为什么集群节点通常为奇数的原因。 因此,在上面的示例中,我们至少需要3个节点才能具有共识保证。

如果法定仲裁节点由于任何原因不可用,也就是投票没有超过半数,则此次协商没有达成一致,并且无法提交新日志。

 

数据存储:Tidb/TiKV

日志:阿里巴巴的 DLedger

服务发现:Consul etcd

集群调度:HashiCorp Nomad

 

只能容纳故障节点(CFT),不容纳作恶节点

顺序投票,只能串行apply,因此高并发场景下性能差

 

Raft通过解决围绕Leader选举的三个主要子问题,管理分布式日志和算法的安全性功能来解决分布式共识问题。

当我们启动一个新的Raft集群或某个领导者不可用时,将通过集群中所有成员节点之间协商来选举一个新的领导者。 因此,在给定的实例中,Raft集群的节点可以处于以下任何状态: 追随者(Follower),候选人(Candidate)或领导者(Leader)。

系统刚开始启动的时候,所有节点都是follower,在一段时间内如果它们没有收到Leader的心跳信号,follower就会转化为Candidate;

如果某个Candidate节点收到大多数节点的票,则这个Candidate就可以转化为Leader,其余的Candidate节点都会回到Follower状态;

一旦一个Leader发现系统中存在一个Leader节点比自己拥有更高的任期(Term),它就会转换为Follower。

Raft使用基于心跳的RPC机制来检测何时开始新的选举。 在正常期间, Leader 会定期向所有可用的 Follower 发送心跳消息(实际中可能把日志和心跳一起发过去)。 因此,其他节点以 Follower 状态启动,只要它从当前 Leader 那里收到周期性的心跳,就一直保持在 Follower 状态。

当 Follower 达到其超时时间时,它将通过以下方式启动选举程序:

根据 Candidate 从集群中其他节点收到的响应,可以得出选举的三个结果。

共识算法的实现一般是基于复制状态机(Replicated state machines),何为 复制状态机 :

简单来说: 相同的初识状态 + 相同的输入 = 相同的结束状态 。不同节点要以相同且确定性的函数来处理输入,而不要引入一下不确定的值,比如本地时间等。使用replicated log是一个很不错的注意,log具有持久化、保序的特点,是大多数分布式系统的基石。

有了Leader之后,客户端所有并发的请求可以在Leader这边形成一个有序的日志(状态)序列,以此来表示这些请求的先后处理顺序。Leader然后将自己的日志序列发送Follower,保持整个系统的全局一致性。注意并不是强一致性,而是 最终一致性 。

日志由有序编号(log index)的日志条目组成。每个日志条目包含它被创建时的任期号(term),和日志中包含的数据组成,日志包含的数据可以为任何类型,从简单类型到区块链的区块。每个日志条目可以用[ term, index, data]序列对表示,其中term表示任期, index表示索引号,data表示日志数据。

Leader 尝试在集群中的大多数节点上执行复制命令。 如果复制成功,则将命令提交给集群,并将响应发送回客户端。类似两阶段提交(2PC),不过与2PC的区别在于,leader只需要超过一半节点同意(处于工作状态)即可。

leader 、 follower 都可能crash,那么 follower 维护的日志与 leader 相比可能出现以下情况

当出现了leader与follower不一致的情况,leader强制follower复制自己的log, Leader会从后往前试 ,每次AppendEntries失败后尝试前一个日志条目(递减nextIndex值), 直到成功找到每个Follower的日志一致位置点(基于上述的两条保证),然后向后逐条覆盖Followers在该位置之后的条目 。所以丢失的或者多出来的条目可能会持续多个任期。

 

要求候选人的日志至少与其他节点一样最新。如果不是,则跟随者节点将不投票给候选者。

意味着每个提交的条目都必须存在于这些服务器中的至少一个中。如果候选人的日志至少与该多数日志中的其他日志一样最新,则它将保存所有已提交的条目,避免了日志回滚事件的发生。

即任一任期内最多一个leader被选出。这一点非常重要,在一个复制集中任何时刻只能有一个leader。系统中同时有多余一个leader,被称之为脑裂(brain split),这是非常严重的问题,会导致数据的覆盖丢失。在raft中,两点保证了这个属性:

因此, 某一任期内一定只有一个leader 。

 

当集群中节点的状态发生变化(集群配置发生变化)时,系统容易受到系统故障。 因此,为防止这种情况,Raft使用了一种称为两阶段的方法来更改集群成员身份。 因此,在这种方法中,集群在实现新的成员身份配置之前首先更改为中间状态(称为联合共识)。 联合共识使系统即使在配置之间进行转换时也可用于响应客户端请求,它的主要目的是提升分布式系统的可用性。

区块链“通证”将颠覆“资本”

区块链带来的,是500年一遇的机会。因为它改变的不是生产力,而是生产关系。

一个人每天 8 个小时都在为一个公司工作,未来是不是一定要为一家公司工作?是不是可以以自我为中心,而不是以公司为中心?这是区块链技术给我们带来的思考。

大多数人都把区块链认为是一种新技术,有人说它是新一代的互联网,有人称之为货币或资产的数字化。笔者认为,区块链面临的是要颠覆整个 社会 关系和 社会 组织形式,它是生产力发展到一定阶段的表现。互联网带来了生产力的极大发展,先前的生产关系已经不适应生产力水平的发展,甚至阻碍了生产力的发展。新的生产力互换,新的生产关系的诞生,这就是由区块链技术带来的通证经济,它比区块链技术本身影响深远得多。

以前的资本主义改革,都围绕资本,通证将颠覆经济,甚至颠覆资本。原本以募集资金为核心的资本结构的现代公司组织方式,将被以贡献激励为核心的通证结构的未来经济组织方式所颠覆。资本经济将被通证经济颠覆,资本主义也许将被通证主义颠覆。

重塑人类的组织形态和商业组织、公司制度,可以被看作是过去几百年以来资本主义 社会 最伟大的发明。可以说,没有公司就没有英国成为日不落帝国的 历史 ,也没有美国的强大崛起。但公司发展这么多年,也显现出了问题。

劳动创造价值,而劳动者不享有价值,即创造价值的人不享受价值,享受价值的人不创造价值。比如在淘宝公司里,价值是由高管、员工、消费者、分销商、供应商创造的,而真正享受价值的是在资本市场投资的人。

笔者认为,人类的这种组织形态、经济形态到了需要重塑的时候。以前经营公司,只要融到资就可以雇更多的人,买更多的生产资料,扩大再生产。在这个碎片化时代,创业的人不需要靠一大堆的资本去创业了,也可以众筹去创业。甚至你不投钱也可以,只要你的人来为公司做贡献,也能享受这个公司的价值。资源的组织形式发生了改变:资金已经不是最重要,资源才最重要。

这种组织方式被区块链完整的表达出来。吴晓波提过一个名词叫“企投家”:企业家和投资家。难以想象,投资家和企业家可以分开,公司所有有价值的东西都体现在资产负债表上,设备、厂房、土地,是最有价值的资产。而现在数据和用户是未来最有价值的资产,它们没有在资产负债表中体现出来。

一直以来的情况是,公司里做员工拿工资,做高管拿奖励再加点期权,渠道商赚个产品差价,合作伙伴赚个服务费。现在这个逻辑变了, 价值来源被改变,以往,劳动的剩余价值被资本剥夺,未来人人都应该是贡献者,人人都是享受者。一个人有各种各样的资源:人力资源、知识资源、治理资源,所有东西以个人为核心,不是围绕产品,也不是围绕公司。

区块链颠覆了公司的核心价值——股东利益最大化,也颠覆了公司本身。

区块链对传统公司的改造,表现在它把生产过程、资料碎片化,跟很多 社会 组织恰恰相反。以前在工业化 社会 ,做生意只能做大生意,因为交易成本很高。区块链让颗粒化的交易都成为可能,已经达到微小化,可信任化。原本资金流的交换,签合同要有资金支付的流程。数字资产化以后,可通过智能合约自动处理,公司制度面临各种各样的挑战。

未来的通证经济架构中,原本被认为有价值的东西可能变得没有价值,如构成公司资本结构的基础——投资者与管理者、公司股权、资产、债权、资本、资金 ;构成公司组织架构的公司治理结构——股东会、董事会、管理层和员工 ;构成公司财务制度基础的会计报表——成本、资产、负债、利润、收入、折旧等。

区块链改变的不是生产力,它改变的是生产关系。通证制度是一个伟大发明,它不是技术,不是融资的Token,而是融所有的资源和价值共享的新型组织形式和运营方式,是下一个经济时代。“证圈”将成为继“Token圈”、“链圈”和“矿圈”后更持续、更多传统企业涌入的圈子。

通证制改造:Token改 链改 证改

链是骨骼,而通证才是灵魂。它能让一个人、一个社区活起来,每个人都是创造者,都是价值贡献者,每个人都是拥有者和享受者,这才是真正的意义。而现在的Token改、链改,宣称自己去中心化、不可篡改,还停留在技术层面上。技术未来会发展地非常快,这不是需要担心的问题,最大的问题是生产关系是否调整好了,就像只要公司成立了,融资、股改就不是问题。

通证的上层是Token改,融资、ICO、白皮书,它具有融资的功能和金融属性 ;下层是链改,区块链技术、分布式记账、加密授权、共识机制、智能合约等具有技术的属性。它们环环相扣,形成一个商业逻辑,这就是证的核心。但现在一上一下是分开的,链的人说链,Token的人说Token。

证改是一个社区的运营机制,是投资、生产、分配、交换、消费等关系的总和,具有 社会 属性。它不是由链的价值决定的,也不是由币炒的多高决定的,而是其本身运营的价值。通证的范畴大于数字货币和区块链本身,是生产力发展到一定阶段生产关系的调整。所以,未来 社会 可能会进入通证社区组织、通证经济、甚至通证主义 社会 。

通证经济非常重要,它是未来市场最重要的目标工具。经济体发生裂变,股份制经济转向通证制经济。区块链赋予每个人分布式账户,用以管理和核算人的价值,从而实现经济制度的民主化。股票是一种以股权为分配红利的凭证,但是数字经济背景下,每个人的数据具有价值,参与分配,就出现了以人的价值凭证-通证(Token),它是人的价值凭证,用区块链核算。这个转变改变了人类的分配制度,使得每个人都有参与分配的权利。每个人的大数据是科学计量的,本质上反映一个人创造价值的能力。通证经济将使人类 社会 的文明前进一大步,充分发现人的价值,更好管理人的价值,更多创造人的价值。在这种制度下每个人都有一基于个人价值的自由权利,不再有剥削和不平等。

通证创造价值,需要通过区块链发Token。Token的价值稳定了,证才能升值。所以通证制改造是精准的分配和交易模式。投资者得到的证,生产者得到的证,分配者得到的证,交易者得到的证,消费者得到的证,平衡这五个关系,需要精确的大数据分析,来达到一个平衡稳定的增长机制。所以,证改并非那么简单,链改就是技术的参与,Token改就是做白皮书,而证改才能创造核心价值。中心化后是以公司为核心,去中心化是以通证为核心,完全去中心化的公司是没有价值的。完全中心化通证的价值是否为零?发Token是否意味着真正通证的体现?

未来很多的公司形态都会发生改变。公众公司、私人公司、信用公司、市值公司、市值管理市盈率,这实际上都是在通证制改造过程中,我们需要思考的问题。以前都是 10 年一遇、30 年一遇、100 年一遇的机会,现在是 500 年一遇,笔者认为区块链是非常大的机遇,与其参加Token圈、链圈,还不如去创造真正有区块链通证价值的企业。

简单易懂地介绍什么是区块链

区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一 种链式数据结构, 并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲,区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数 据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。

比特币、莱特币、普银、以太币等数字加密货币的底层技术都是区块链,他们都只是区块链的一种应用。

什么是区块链发展的里程碑

一、中本聪的论文-比特币白皮书

2008年,在美国过于宽松的授信标准下,房屋借贷所堆叠出的巨大泡沫引爆了一连串开启于2008年9月的金融危机。

9月14日星期日,雷曼兄弟在美国联准会拒绝提供A其资金的支持援助后宣告破产,而在同一天美林证券宣布被美国银行收购。这两件事标志着金融危机的起点,进而引发全球股市暴跌、金融大衰退,许多投资人损失惨重,也让人们开始对极权制的金融体系感到不信任。

二、创世区块

2009年1月3日,第一个比特币区块在第一批矿工透过挖矿获得了50个比特币后诞生,这也标志着比特币金融体系的正式诞生不过有趣的是,在比特币区块链问世数年后,人们才从Coinbase的创世区块交易编码中,第#1616行发现一个16进制字串。

在将此串转换成英数字后,会得到「sknab rof tuoliab dnoces fo knirb no rollecnahC 9002/naJ/30 semiT ehT」,反过来读便是「The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks」,是Bitcoin的创始日期以及中本聪在最初的交易中留下的讯息。

三、首笔比特币支付–PizzaDay

Laszlo Hanyecz是一名在线上零售公司GoRuck工作的佛罗里达人兼工程师,但若你是币圈中人,你一定听过他的一些惊人事迹:Hanyecz在2010年5月22日用10,000比特币(BTC)向网友购买来自Papa John’s的两片比萨,也就是25美元的比萨,如今一万枚比特币价值约为4千万美金。

而名为Jeremy Sturdivant(网名「Jercos」),就是那位当初收了10,000枚比特币,交换两片比萨给Hanyecz之人。这笔交易的重要性在于,这是比特币有史以来第一次进行实物交易,证明了比特币确实在现实世界也具备价持传递的功能。

四、史上最大交易所黑客事件Mt.Gox

2014年2月24日,Mt.Gox为当时最大的比特币交易所。该交易所CEO马克·卡佩勒斯在部落格中宣布退出比特币基金会,随后访问Mt.Gox只将返回一个空白页面。

2014年2月28日,Mt.Gox向东京地方法院声请破产保护,破产研究机构「帝国资料调查公司」(Teikoku Databank,Ltd.)的资料显示,Mt.Gox负债达65亿日圆、2013年度营收为1.35亿日圆;帝国资料调查公司在新闻稿中表示,Mt.Gox随后发现自有比特币10万枚与使用者比特币75万枚被窃。

五、以太坊问世

2015年7月30日,第一款以太坊正式启用,名为Frontier(先锋)。所有承诺给早期投资者的以太币被顺利地交付,开发者们也开始在以太坊上编织他们的梦想。

第三版以太坊Metropolis的Part II—Constantinople将会在不久后推出(目前暂时延到明年中),虽然目前以太币的价格只有今年高点的一成不到,但是我们在这三年来已经见证了以太坊为世界带来的创新:包含以太坊虚拟机、智能合约、Dapps、许可式的共享帐本(Permissioned Ledger)等。

虽然以太坊面临扩容困境目前仍在等待技术的更新,在17、18年间有纷纷出现许多底层公链作为应用平台,也就是以太坊的众多竞争者,开启了「多链时代」。目前也不乏有dApp的开发者也因受限于以太坊目前的TPS纷纷转向其他公链,也有人认为未来会是「多链并行,每链一个面向」的场景。

刚刚了解,谁能告诉我区块链是什么?通俗解释一下区块链技术的方法?

大家共同记账的方式,也被称为“分布式”或“去中心化”,因为人人都记账,且账本的准确性由程式算法决定,而非某个权威机构。

这就是区块链,核心讲完了,区块链就这么简单,一个共同记账的账本

区块链技术六大核心算法:

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。

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。

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看成重复使用的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。想了解更多可以多利用百度搜索,百度搜索结果-小知识

区块链的故事 - 9 - RSA 算法

RSA 

迪菲与赫尔曼完美地解决了密钥分发的难题,从此,交换密钥就很简单了,爱丽丝与鲍勃完全可以可以在村头大喇叭里喊话,就能够交换出一个密钥。但加密的方式,依然是对称加密的。

DH 协议交换密钥虽然方便,但依然有一些不尽人意的麻烦处,爱丽丝还是要与鲍勃对着嚷嚷半天,二人才能生成密钥。当爱丽丝想要交换密钥的时候,若是鲍勃正在睡觉,那爱丽丝的情书,还是送不出去。

迪菲与赫尔曼在他们的论文中,为未来的加密方法指出了方向。 通过单向函数,设计出非对称加密,才是终极解决方案。 所谓非对称加密,就是一把钥匙用来合上锁,另一把钥匙用来开锁,两把钥匙不同。锁死的钥匙,不能开锁。开锁的钥匙,不能合锁。

麻省理工的三位科学家,他们是罗纳德·李维斯特(Ron Rivest)、阿迪·萨莫尔(Adi Shamir)和伦纳德·阿德曼(Leonard Adleman),他们读了迪菲与赫尔曼的论文,深感兴趣,便开始研究。迪菲与赫尔曼未能搞定的算法,自他们三人之手,诞生了。

2002 年,这三位大师因为 RSA 的发明,获得了图灵奖。 但不要以为 RSA 就是他们的全部,这三位是真正的大师,每一位的学术生涯都是硕果累累。让我们用仰视的目光探索大师们的高度。

李维斯特还发明了 RC2, RC4, RC 5, RC 6 算法,以及著名的 MD2, MD3, MD4, MD5 算法。他还写了一本书,叫 《算法导论》,程序员们都曾经在这本书上磨损了无数的脑细胞。

萨莫尔发明了 Feige-Fiat-Shamir 认证协议,还发现了微分密码分析法。

阿德曼则更加传奇,他开创了 DNA 计算学说,用 DNA 计算机解决了 “旅行推销员” 问题。 他的学生 Cohen 发明了计算机病毒,所以他算是计算机病毒的爷爷了。他还是爱滋病免疫学大师级专家,在数学、计算机科学、分子生物学、爱滋病研究等每一个方面都作出的卓越贡献。

1976 年,这三位都在麻省理工的计算机科学实验室工作,他们构成的小组堪称完美。李维斯特和萨莫尔两位是计算机学家,他们俩不断提出新的思路来,而阿德曼是极其高明的数学家,总能给李维斯特和萨莫尔挑出毛病来。

一年过后,1977 年,李维斯特在一次聚会后,躺在沙发上醒酒,他辗转反侧,无法入睡。在半睡半醒、将吐未吐之间,突然一道闪电在脑中劈下,他找到了方法。一整夜时间,他就写出了论文来。次晨,他把论文交给阿德曼,阿德曼这次再也找不到错误来了。

在论文的名字上,这三位还着实君子谦让了一番。 李维斯特将其命名为 Adleman-Rivest-Shamir,而伟大的阿德曼则要求将自己的名字去掉,因为这是李维斯特的发明。 最终争议的结果是,阿德曼名字列在第三,于是这个算法成了 RSA。

RSA 算法基于一个十分简单的数论事实:将两个大素数相乘十分容易,但想要对其乘积进行因式分解却极其困难,因此可以将乘积公开,用作加密密钥。

例如,选择两个质数,一个是 17159,另一个是 10247,则两数乘积为 175828273。 乘积 175828273 就是加密公钥,而 (17159,10247)则是解密的私钥。

公钥 175828273 人人都可获取,但若要破解密文,则需要将 175828273 分解出 17159 和 10247,这是非常困难的。

1977 年 RSA 公布的时候,数学家、科普作家马丁加德纳在 《科学美国人》 杂志上公布了一个公钥:

114 381 625 757 888 867 669 235 779 976 146 612 010 218 296 721 242 362 562 842 935 706 935 245 733 897 830 597 123 563 958 705 058 989 075 147 599 290 026 879 543 541 

马丁悬赏读者对这个公钥进行破解。漫长的 17 年后,1994 年 4 月 26 日,一个 600 人组成的爱好者小组才宣称找到了私钥。私钥是:

p:3 490 529 510 847 650 949 147 849 619 903 898 133 417 764 638 493 387 843 990 820 577

q:32 769 132 993 266 709 549 961 988 190 834 461 413 177 642 967 992 942 539 798 288 533

这个耗时 17 年的破解,针对的只是 129 位的公钥,今天 RSA 已经使用 2048 位的公钥,这几乎要用上全世界计算机的算力,并耗费上几十亿年才能破解。

RSA 的安全性依赖于大数分解,但其破解难度是否等同于大数分解,则一直未能得到理论上的证明,因为未曾证明过破解 RSA 就一定需要作大数分解。

RSA 依然存在弱点,由于进行的都是大数计算,使得 RSA 最快的情况也比普通的对称加密慢上多倍,无论是软件还是硬件实现。速度一直是 RSA 的缺陷。一般来说只用于少量数据加密。 

RSA 还有一个弱点,这个在下文中还会提及。

在密码学上,美国的学者们忙的不亦乐乎,成果一个接一个。但老牌帝国英国在密码学上,也并不是全无建树,毕竟那是图灵的故乡,是图灵带领密码学者们在布莱切里公园战胜德国英格玛加密机的国度。

英国人也发明了 RSA,只是被埋没了。

60 年代,英国军方也在为密码分发问题感到苦恼。1969 年,密码学家詹姆斯埃利斯正在为军方工作,他接到了这个密钥分发的课题。他想到了一个主意,用单向函数实现非对称加密,但是他找不到这个函数。政府通讯总部的很多天才们,加入进来,一起寻找单向函数。但三年过去了,这些聪明的脑袋,并没有什么收获,大家都有些沮丧,这样一个单项函数,是否存在?

往往这个时候,就需要初生牛犊来救场了。科克斯就是一头勇猛的牛犊,他是位年轻的数学家,非常纯粹,立志献身缪斯女神的那种。 虽然年轻,但他有一个巨大优势,当时他对此单向函数难题一无所知,压根儿不知道老师们三年来一无所获。于是懵懵懂懂的闯进了地雷阵。

面对如此凶险的地雷阵,科克斯近乎一跃而过。只用了半个小时,就解决了这个问题,然后他下班回家了,并没有把这个太当回事,领导交代的一个工作而已,无非端茶倒水扫地解数学题,早点干完,回家路上还能买到新出炉的面包。他完全不知道自己创造了历史。科克斯是如此纯粹的数学家,后来他听闻同事们送上的赞誉,还对此感到有些不好意思。在他眼里,数学应该如哈代所说,是无用的学问,而他用数学解决了具体的问题,这是令人羞愧的。

可惜的是,科克斯的发明太早了,当时的计算机算力太弱,并不能实现非对称的加解密。所以,军方没有应用非对称加密算法。詹姆斯与科克斯把非对称加密的理论发展到完善,但是他们不能说出去,军方要求所有的工作内容都必须保密,他们甚至不能申请专利。

军方虽然对工作成果的保密要求非常严格,但对工作成果本身却不很在意。后来,英国通讯总部发现了美国人的 RSA 算法,觉得好棒棒哦。他们压根就忘记了詹姆斯与科克斯的 RSA。通讯总部赞叹之余,扒拉了一下自己的知识库,才发现自己的员工科克斯早已发明了 RSA 类似的算法。 官僚机构真是人类的好朋友,总能给人们制造各种笑料,虽然其本意是要制造威权的。

科克斯对此并不介怀,他甚至是这样说的:“埋没就埋没吧,我又不想当网红,要粉丝干嘛?那些粉丝能吃?” 原话不是这样的,但表达的意思基本如此。

迪菲在 1982 年专程去英国见詹姆斯,两人惺惺相惜,真是英雄相见恨晚。可惜詹姆斯依然不能透漏他们对 RSA 的研究,他只告诉了迪菲:“你们做的比我们要好。” 全球各国的科学家们,可以比出谁更好,但全球各国的官僚们,却很难比出谁更颟顸,他们不分高下。

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