区块链技术与应用学习笔记(1-4节)——北大肖臻课程

目录

1.   区块链初识(课程简介)

被过度炒作,落地应用有限?

下一代的价值互联网?世界上最慢的数据库?

  2.   BTC-密码学原理(比特币)

1)哈希

哈希函数特点

个人学习所得

2)签名

个人对于签名了解

3.    BTC-数据结构(哈希指针)

1)哈希指针:

个人对于哈希指针了解

2)merkle tree(补充):

个人对于Merkle tree的理解

4.   BTC-协议

1)协议:

2)铸币交易:

3)分布式共识:

Paxos算法:

4)比特币共识(Consensus in BitCoin):

投票机制达成共识是不可行的,那如何解决比特币共识问题?

工作量证明难度是非常大的,那其他节点凭什么做这种大量的工作呢?

由于网络会延迟等原因,可能会出现两个矿工同一时间挖出区块的可能。如果他们一起参与记账,就会造成区块链分叉。这时我们两边都要承认吗?

总结


1.   区块链初识(课程简介)

被过度炒作,落地应用有限?

伴随比特币市场占比的增加,以及其他加密货币的出现,区块链是不是骗局是不是炒作,它的落地应用又可以有哪些?成为了我最初的问题?比特币是区块链的一种应用,比特币是一种加密货币,所有区块链都应用数字加密技术。伴随着越来越多人加入区块链,区块链的确有很大的争议,但我认为区块链未来及落地应用在经过时间积累后会被大众认可的,如过去的互联网+思维,未来也可能会有区块链+思维。

下一代的价值互联网?世界上最慢的数据库?

价值互联网,就是我们的资产,我们价值,都存在于互联网上,但这个互联网不是传统的互联网,而是区块链互联网,价值体现就是数字资产。与传统互联网上,多数都是在查看信息,更多的信息。而价值互联网,是上网行为多数都是在操控自己的价值资产。其次我并不认为区块链只是“数据库”,区块链四大核心技术如共识机制,哈希算法,点对点分布式技术(p2p),智能合约,这些都表明区块链是安全可信赖的这比单纯的数据库更重要。同时我也相信区块链的出现也不是为了成为数据库

                                              
2.   BTC-密码学原理(比特币)

1)哈希

哈希函数特点

(1)collision resistance:很难产生哈希碰撞(但是不可避免,无法去求证。MD5)    

(2)hiding:哈希是单向的,不可逆。

(3)puzzl friendly:只有穷举才能得到对应输出空间的范围

算法:SHA-256  

个人学习所得

①  哈希碰撞在视频中被多次提及什么是哈希碰撞?

哈希计算的输入端是不定长、而输出端是定长,那么就存在一个可能,即同 一个哈希值可能会对应不止一个输入数值串,这个现象就称为“哈希碰撞”, 每一次碰撞就相当于猜一次密码,而猜的次数越多、速度越快,那么猜中的 几率也就越大。所以,很多人为了得到更多的比特币,就不断增加自己进行 哈希碰撞猜中密码的能力、也就是常说的“算力”。

②digital commitment(digital equivalent of sealed envelope)

collision resistance+hiding可以合起来实现digital commitment,比如预测股票,为了不影响股市,预测结果不能提前公开;为了保证预测的公平性,预测结果不能被篡改。哈希函数可以解决这两个问题,提前将预测结果计算哈希保存,将哈希值公开。将最终结果的哈希和预测结果的哈希比对,可以确认结果是否正确;同时,只要预测结果的哈希值不变,则可以保证数据未被篡改。

2)签名

非对称加密产生公私钥对,签名用私钥,验证签名用公钥,加密用公钥,解密用私钥。 类似于银行账户为公钥,银行账户密码为私钥。

个人对于签名了解

对于去中心化的系统,每个账户就是公私钥对,本地直接产生(public key, private key),当随机源较好时,产生相同公私钥对的概率可忽略不计。常见的对称加密体系,加密解密使用相同的密钥,密钥不能公开,只有发送信息双方间知晓。一旦密钥泄露,则会导致信息泄露。而非对称加密体系,接收方的公钥是公开的,发送者使用接收方的公钥对数据进行加密,接收方再使用私钥解密,保证了加密的安全性。签名是和加密相对的过程,使用私钥对数据进行签名,其他人可以使用公开的公钥进行验证。


3.    BTC-数据结构(哈希指针)

1)哈希指针:

①区块链本质是有哈希指针连接起来的链表。

②区块由 block header 和 block body 组成,block body 存放具体的交易信息,交易内容以 Merkle Tree 的形式组织在一起,data block 内存放交易具体内容,计算 hash,相邻 block 的 hash 拼接起来再次计算 hash。依次类推,最后的二叉树根结点称为 Merkle Root Hash。根据 root hash 值是否被修改, 可以判断区块内的交易是否被篡改。block header 存放版本信息、前一个区块的 hash pointer,block body 中的 root hash,开始时间,以及挖矿所需的 nBits 和 nonce,不包含具体的交易内容

③区块存放在系统中的节点内,包括全节点和轻节点,轻节点仅包含 block header,全节点则是完整的节点,还包含具体的 block body。系统中大部分节点以轻节点形式存在。当轻节点想要验证某个交易是否已写入节点(proof of membership/inclusion),需要由交易证明方提供 merkle proof,即此交易到根结点的交易路径中涉及的哈希值,证明交易被写到区块中。首先在本地计算该交易的哈希值,并向全节点请求merkle proof。

个人对于哈希指针了解

①只需要记住一个哈希指针,我们就可以记住从头到尾的哈希。因此我们可以建立一条区块链,可以包含任意多的信息块并可以回到最初的创世区块。

②使用哈希指针来实现的数据结构就是二叉树。使用哈希指针实现的二叉树叫做默克尔树(merkle tree) 

2)merkle tree(补充):

每个区块中交易列表中的交易作为tree的叶子节点,向上取哈希值,不断向上传递计算新的哈希值,直到获得根节点的哈希值作为merkle tree root 。任何一笔交易被篡改或者伪造都会改变哈希值。

个人对于Merkle tree的理解

①默克尔树算法并不是直接计算整个字符串的Hash值,而是每个交 易都计算一个Hash值,然后两两连接再次计算Hash,一直到最顶层 的Merkle根。 ②默克尔树(Merkle Tree)算法的最大好处就是,每个交易都可以 单独直接删除,只保留这个交易的Hash值即可。这样,对整个区块 来说,并没有改变他的密码学安全性和完整性,但是数据量可以大 大减小。(Hash值32个字节,而一笔交易一般要400多个字节)。 如果一个区块中只有一个交易没有后续交易,那么删除其他所有交 易,整个区块的数据量会大大减小。因此,在UTXO的记账模式中,使用默克尔树结构,通常就无需担心数据 量一直增长导致数据过大的问题了。(utxo记账模式在账本小组ppt 如何规范双花问题有进行解答)   


4.   BTC-协议

1)协议:

比特币协议属于应用层协议,基于p2p网络通信,使用tcp传输保证可靠信。比特币协议版本号会写在block header中。

2)铸币交易:

铸币交易有固定的格式,算法公开,在比特币协议 中有明确的规定。每个区块只能写一条铸币交易, 这条交易大概是这样:coinbase奖励address( 由挖矿节点的公钥通过哈希生成)6.25BTC (当前比特币区块奖励是6.25BTC)。铸币交易里, 新币是锁定给挖矿节点的公钥地址的。这意味着只有 这个挖矿节点的私钥才能签名这笔钱,其他任何人动 不了它的。

3)分布式共识:

所谓分布式共识,主要包含两点:分布式与共识, 分布式指的是系统运作由参与该系统的所有个体分 工合作进行,共识就是所有参与者达成的一致决定。 分布式共识系统简单来说就是所有参与者共同决策、 共同运作、共同维护的系统。 补充:FLP impossiblity result 在一个异步 (asynchronous)的系统中

Paxos算法:

Paxos算法解决的问题正是分布式一致性问题,即一个分布式系统中的各个进程如 何就某个值(决议)达成一致。Paxos算法运行在允许宕机故障的异步系统中不要 求可靠的消息传递,可容忍消息丢失、延迟、乱序以及重复。它利用大多数 (Majority) 机制保证了2F+1的容错能力,即2F+1个节点的系统最多允许F个节点 同时出现故障。一个或多个提议进程 (Proposer) 可以发起提案 (Proposal), Paxos算法使所有提案中的某一个提案,在所有进程中达成一致。系统中的多数派 同时认可该提案,即达成了一致。最多只针对一个确定的提案达成一致。

4)比特币共识(Consensus in BitCoin):

比特币系统实际上是一个去中心化的分布式账本,那么账本就要保证一致性,也就是要保证每一笔交易在所有记账节点上的一致性,让全网都达成共识。

采用投票机制达成共识是否可行呢? 举例:某个节点打包一个区块,将这个区块全网广播,其他节点收到后会核验这个候选区块,若正确则投赞成票,不正确则投反对票,正确票过半就添加到区块链中。

这样做会出现的问题:

问题1:网络延迟是不可避免的,整个投票环节需要多久不可预知,效率上有很大问题。

问题2:恶意节点的存在不可避免。

问题3:恶意节点可造成女巫攻击(sybil attack),所谓女巫攻击就是模仿出多种身份进行的攻击。在比特币中创建一个账户只需在本地生成一个公私钥对即可,黑客可以生成大量的账户来进行投票,影响投票结果。

投票机制达成共识是不可行的,那如何解决比特币共识问题?

比特币中采用了一个非常巧妙的方案:就是通过算力来进行投票,因为算力要做大量的工作,所以比特币中的共识机制就是工作量证明(Proof of Work),简称POW。 工作量证明的实质是:尝试大量的随机数来进行哈希运算。 具体是找到一个随机数加入块头中,计算区块的块头的哈希值,使得计算的哈希结果小于或等于块头中目标值,公式如下:H(block header + nonce) <=target 算力最强的节点掌握记账权即“挖矿”的权力

工作量证明难度是非常大的,那其他节点凭什么做这种大量的工作呢?

那就是比特币系统中的奖励机制,由于奖励十分高,因此工作 量证明的过程也俗称为“挖矿”,这些挖矿的节点也俗称为“矿工”。 比特币系统中规定,只要工作量证明在全网达成共识并加入到区块链 中后就可以获得比特币,也就是出块奖励。比特币的来源就是通过 出块奖励(block reward)产生,也是比特币增多的唯一来源。 奖励规则 比特币系统中维持着平均每10分钟会有一个工作量证明成功 (挖矿成功)。比特币系统最初始的挖矿奖励是50BTC,区块链 中的区块每21万个后奖励就减半,也就是25BTC,以此类推。 理论上约到2140年左右,比特币将不再增长,达到饱和。矿工挖 矿不再获得奖励。

由于网络会延迟等原因,可能会出现两个矿工同一时间挖出区块的可能。如果他们一起参与记账,就会造成区块链分叉。这时我们两边都要承认吗?

肯定不可以,此时我们采取最长链原则,即当两个矿工同时挖出区块的时候,系统就会根据最长链原则进行取舍,即哪个新产生的区块能使其所在的区块链变得更长,则哪个区块得以被记录。如果两者一起记账就会造成区块链的分叉,这时会把其中有更多工作量的一条会继续作为主链,另一条作为备用链保存,如果新添加的区块使备用链累积了更多的工作量,那么这条备用链将被作为新的主链。

总结

不论是密码学,数据结构,协议,都是区块链中重要的理论知识,从中我再一次深入了解了双花问题,拜占庭将军问题,不可否认其实我在 这个博客只浅显了解了区块链的一部分,肖臻老师的网课 尽管我有认真看了几遍进行总结我认为还是有所欠缺 学习区块链知识还是一个任重道远的过程,最长链原则 也曾经受到过挑战如BCH分叉事件。之后, 我会再次认真研读肖臻老师课程简介推荐的有关区块链 的书籍,最后附上挖矿过程图片

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/575994.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

工业测径仪的应用场景和可靠性判断

关键字:线缆测径仪,圆棒测径仪,圆管测径仪,金属棒管测径仪,工业测径仪,智能测径仪 智能测径仪主要应用于以下领域&#xff1a; 金属加工&#xff1a;测量金属线材、棒材、管材等的直径。线缆制造&#xff1a;检测电线、电缆的直径。塑料管材生产&#xff1a;监控塑料管材的外…

Python 数组控件的使用

当一个UI窗口界面内有多个相同类型的控件&#xff0c;且这多个控件的功能都类似时&#xff0c;使用数组控件是一个非常不错的选择&#xff0c;可以大大减少代码的编写 且 代码易读性强&#xff0c;可惜的是Python好象是没有数组控件这个东东。 我们来看看以下一个界面&#xff…

前端CSS基础11(相对定位,绝对定位,固定定位,粘性定位)

前端CSS基础11&#xff08;相对定位&#xff0c;绝对定位&#xff0c;固定定位&#xff0c;粘性定位&#xff09; CSS相对定位&#xff08;position: relative;&#xff09;相对定位的参考点在哪&#xff1f; CSS绝对定位&#xff08;position: absolute&#xff09;如何设置绝…

微信小程序:6.事件

什么事事件 事件就是渲染层到逻辑层的通讯方式&#xff0c;比如提交表单&#xff0c;按钮点击都可以看作一个事件。 小程序中常用的事件 事件对象属性列表 当事件回调时&#xff0c;会收到一个事件对象event&#xff0c;他详细属性如夏表所示&#xff1a; target和curren…

yudao-cloud微服务系统系统模块+后台管理系统成功运行

&#x1f339;作者主页&#xff1a;青花锁 &#x1f339;简介&#xff1a;Java领域优质创作者&#x1f3c6;、Java微服务架构公号作者&#x1f604; &#x1f339;简历模板、学习资料、面试题库、技术互助 &#x1f339;文末获取联系方式 &#x1f4dd; 系列文章目录 第一章 芋…

【软件测试】终于有人讲明白:bug的分类和定级了!

01、bug的定义 一般是指不满足用户需求的则可以认为是bug&#xff0c;狭义指软件程序的漏洞或缺陷&#xff0c;广义指测试工程师或用户提出的软件可改进的细节、或与需求文档存在差异的功能实现等 对应三个测试目的&#xff1a; 为了发现程序的代码或业务逻辑错误 为了检查产…

《第二行代码》第二版学习笔记(6)——内容提供器

文章目录 一 运行时权限2.权限分类3 运行时申请权限 二、内容提供器1、 ContentResolver的基本用法2、现有的内容提供器3、创建自己的内容提供器2.1 创建内容提供器的步骤2.2 跨程序数据共享 内容提供器&#xff08;Content Provider&#xff09;主要用于在不同的应用程序之间实…

2024年大数据应用、智能控制与软件工程国际会议(BDAICSE2024)

2024年大数据应用、智能控制与软件工程国际会议(BDAICSE2024) 会议简介 我们诚挚邀请您参加2024年大数据应用、智能控制和软件工程国际会议&#xff08;BDAICSE2024&#xff09;。这次会议将在美丽的长沙市举行。 本次大会旨在汇聚全球大数据应用、智能控制、软件工程等领…

WebGIS

文章目录 GIS的全名是Geographic Information System&#xff0c;中文全名是地理信息系统。 它是在计算机硬、软件系统支持下&#xff0c;对整个或部分地球表层&#xff08;包括大气层&#xff09;空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术…

Windows搭建php文件管理服务Tiny File Manager并发布至公网可访问

文章目录 1. 前言2.Tiny File Manager网站搭建2.1.Tiny file manager下载和安装2.2 Tiny file manager网页测试2.3 内网穿透工具下载安装 3. 本地网页发布3.1 Cpolar云端设置3.2 Cpolar本地设置 4. 公网访问测试总结 1. 前言 今天&#xff0c;笔者就为大家介绍一款只有两个文件…

大数据第七天

文章目录 吐槽一下这个是怎么需要真的这么大吗? 内核错误内核软死锁&#xff08;soft lockup&#xff09;我这个cpu很高吗?大模型都说了不超过80就行了 FinBi安装FinBI下载链接安装时间比较长 吐槽一下 dbeaver 查询hive 数据信息是真的慢&#xff0c;没有一点快的方式&…

鲁棒控制理论学习:静态状态反馈H∞控制器

鲁棒性&#xff0c;即系统的健壮性&#xff0c;是指在异常和危险情况下系统能够维持其功能和性能的能力。在控制系统中&#xff0c;鲁棒性表现为系统在参数摄动下维持某些性能的特性。例如&#xff0c;当控制系统面临输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击等挑战时&#xff0…

dist包在windows的nginx下部署运行

nginx 附带下载包 我用夸克网盘分享了「nginx-1.18.0.zip」 链接&#xff1a;https://pan.quark.cn/s/e87bbf87a742 将dist放到html文件目录下 3.找到nginx的配置文件&#xff0c;conf 下&#xff0c;用编辑器打开 nginx.conf 编辑。 location ^~/api {rewrite ^/api/(.*)…

python--使用pika库操作rabbitmq实现需求

Author: wencoo Blog&#xff1a;https://wencoo.blog.csdn.net/ Date: 22/04/2024 Email: jianwen056aliyun.com Wechat&#xff1a;wencoo824 QQ&#xff1a;1419440391 Details:文章目录 目录正文 或 背景pika链接mqpika指定消费数量pika自动消费实现pika获取队列任务数量pi…

小型内衣裤洗衣机哪个牌子好?六大选购锦囊私藏分享

内衣洗衣机是现代家庭必不可少的小家电&#xff0c;它不仅方便快捷&#xff0c;还能够保持衣物清洁和卫生。然而&#xff0c;市场上洗衣机品牌众多&#xff0c;质量和性能参差不齐&#xff0c;使得消费者购买时难以做出选择。那么&#xff0c;小型内衣裤洗衣机哪个牌子好&#…

【java9】java9新特性之增强@Deprecated注解

一个使用Deprecated注解的元素&#xff0c;无论是一个类或是一个方法&#xff0c;可能是由以下原因导致了不应该再使用它&#xff1a; 使用它可能会导致错误&#xff1b;在未来的版本中不被兼容&#xff1b;在未来的版本中可能会被删除&#xff1b;存在更好的更有效的替代方法…

机械臂过程

rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro melodic0、安装机械手臂 官方教程&#xff1a; 前人教程&#xff1a;UR5机械臂仿真实例 rosdep update 出错&#xff0c;使用小鱼的大佬的 一键配置 wget http://fishros.com/install -O fishros && . fish…

软件测试报告的用途

软件测试报告的用途十分广泛&#xff0c;主要体现在以下几个方面&#xff1a; 评估软件质量&#xff1a;软件测试报告是对软件进行全面、系统测试后的总结&#xff0c;通过报告中的各项数据和结果&#xff0c;可以评估软件的质量水平&#xff0c;包括功能的完整性、性能的稳定…

STM32学习和实践笔记(22):PWM的介绍以及在STM32中的实现原理

PWM是 Pulse Width Modulation 的缩写&#xff0c;中文意思就是脉冲宽度调制&#xff0c;简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术&#xff0c;其控制简单、灵活和动态响应好等优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式&#xff…

C++中布隆过滤器

&#x1f436;博主主页&#xff1a;ᰔᩚ. 一怀明月ꦿ ❤️‍&#x1f525;专栏系列&#xff1a;线性代数&#xff0c;C初学者入门训练&#xff0c;题解C&#xff0c;C的使用文章&#xff0c;「初学」C&#xff0c;linux &#x1f525;座右铭&#xff1a;“不要等到什么都没有了…