區塊鏈技術涉及到的關鍵算法

區塊鏈在受到人們的關注之後,不僅僅帶來了各種加密貨幣價值瘋長,同時也讓更多人的關注到了相關技術的套用和發展,畢竟是現有技術,才有套用,底層技術發展的越好,也就可以讓用戶享受到更大的紅利。

那么,區塊鏈到底是什麼?區塊鏈的核心算法又有哪些?

區塊鏈區塊鏈

區塊鏈核心算法一:拜占庭協定

拜占庭的故事大概是這么說的:拜占庭帝國擁有巨大的財富,周圍10個鄰邦垂誕已久,但拜占庭高牆聳立,固若金湯,沒有一個單獨的鄰邦能夠成功入侵。任何單個鄰邦入侵的都會失敗,同時也有可能自身被其他9個鄰邦入侵。拜占庭帝國防禦能力如此之強,至少要有十個鄰邦中的一半以上同時進攻,才有可能攻破。然而,如果其中的一個或者幾個鄰邦本身答應好一起進攻,但實際過程出現背叛,那么入侵者可能都會被殲滅。於是每一方都小心行事,不敢輕易相信鄰國。這就是拜占庭將軍問題。

拜占庭將軍問題拜占庭將軍問題

區塊鏈的出現解決了拜占庭將軍問題。

區塊鏈核心算法二:非對稱加密技術

在如今看來,非對稱加密技術完全可以解決簽名問題。非對稱加密算法的加密和解密使用不同的兩個密鑰,這兩個密鑰就是我們經常聽到的”公鑰”和”私鑰”。公鑰和私鑰一般成對出現,如果訊息使用公鑰加密,那么需要該公鑰對應的私鑰才能解密;同樣,如果訊息使用私鑰加密,那么需要該私鑰對應的公鑰才能解密。

區塊鏈核心算法三:容錯問題

我們假設在此網路中,訊息可能會丟失、損壞、延遲、重複傳送,並且接受的順序與傳送的順序不一致。此外,節點的行為可以是任意的:可以隨時加入、退出網路,可以丟棄訊息、偽造訊息、停止工作等,還可能發生各種人為或非人為的故障。我們的算法對由共識節點組成的共識系統,提供的容錯能力,這種容錯能力同時包含安全性和可用性,並適用於任何網路環境。

區塊鏈核心算法四:Paxos算法(一致性算法)

Paxos算法解決的問題是一個分散式系統如何就某個值(決議)達成一致。一個典型的場景是,在一個分散式資料庫系統中,如果各節點的初始狀態一致,每個節點都執行相同的操作序列,那么他們最後能得到一個一致的狀態。為保證每個節點執行相同的命令序列,需要在每一條指令上執行一個“一致性算法”以保證每個節點看到的指令一致。一個通用的一致性算法可以套用在許多場景中,是分散式計算中的重要問題。節點通信存在兩種模型:共享記憶體和訊息傳遞。Paxos算法就是一種基於訊息傳遞模型的一致性算法。

區塊鏈核心算法五:共識機制

共識共識

區塊鏈共識算法主要是工作量證明和權益證明。拿比特幣來說,其實從技術角度來看可以把PoW看做重複使用的Hashcash,生成工作量證明在機率上來說是一個隨機的過程。開採新的機密貨幣,生成區塊時,必須得到所有參與者的同意,那礦工必須得到區塊中所有數據的PoW工作證明。與此同時礦工還要時時觀察調整這項工作的難度,因為對網路要求是平均每10分鐘生成一個區塊。

區塊鏈核心算法六:分散式存儲

分散式存儲是一種數據存儲技術,通過網路使用每台機器上的磁碟空間,並將這些分散的存儲資源構成一個虛擬的存儲設備,數據分散的存儲在網路中的各個角落。所以,分散式存儲技術並不是每台電腦都存放完整的數據,而是把數據切割後存放在不同的電腦里。

區塊鏈將這些技術整合起來,使之能夠共同工作,最終形成了一個完整的系統,一個解決信任問題的系統。

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