揭开区块链背后的秘密

我第一次听说比特币是在 2017 年，当时我们都或多或少地在晚饭后谈论它。 为了在圈子里聊天的时候能够成为中心，下班回到家的时候我也努力收集了一些资料。 当时也是简单的用自己擅长的js实现了一个区块链，主要代码实现了工作量证明的内容。 其实当时还有一些问题还不清楚，就是比特币是如何实现交易的，我们是如何在网络中同步更新账本的。 最近区块链好像淡出我们的话题了，不过我还是有疑问当时没回答问题。 放不下。 所以前段时间，我努力寻找这些遗留问题的答案。

比特币的热度虽然逐渐退去，却将区块链甩在了身后。 比特币是否可以作为一种电子货币来代替货币，已经不再是大家关心的问题。 但我相信，它背后的区块链一定是未来的技术。

区块链的魅力不仅在于他提出了去中心化的概念比特币区块包括哪些字段，更牢牢抓住了人性，这是区块链作为一个系统稳定的基础。 你为什么这么说？ 因为区块链允许用户犯错误并为此付出代价。 从而避免了用户的恶意失误，提高了用户的稳定性。

我们都知道比特币涵盖了多种技术。 今天我们就来聊一聊比特币中的几项关键技术。 既然比特币被称为电子加密货币，那么比特币肯定是有密码学的，那么今天就来聊聊比特币中的密码学。

密码学

比特币被称为加密货币。 虽然它是一种加密货币，但实际上，比特币交易会在全网广播。 那么如何加密数据就成了比特币是否可行的关键问题。 在比特币中，密码学中的散列和签名就是用来解决这些问题的。

哈希运算

先说哈希运算，因为输入空间远大于输出空间，所以难免不同的值经过哈希运算后会得到相同的哈希值（哈希值可能是2**256），哈希运算后的不同值 得到相同哈希值的现象称为哈希冲突。 但是没有办法创建哈希冲突。 要找到与某个值相同的哈希值，只能使用brute-face。

因为hash具有以上特点，那么hash在区块链中有以下应用

防止篡改

由于哈希运算具有计算不可逆和抗碰撞的特性，因此具有防篡改的特性。 在哈希运算中，要实现哈希运算的不可逆性需要一定的条件，即输入空间足够大，输入均匀。 那么，如果不满足上述条件，我们可以通过在信息中加入随机数来满足上述两个条件。

哈希（x||随机数）

nonce代表密码学中的随机数

工作挖矿证明

也许你已经知道区块链是一一连接起来的。 每个区块由区块头和区块体组成。 块头有一个由用户指定的字段 nonce。 我们尝试使用不同的随机数进行计算，以获得落在指定范围内的哈希数。 那么如果这个hash值是puzzle friendly，就说明计算hash值（挖矿）没有捷径可走。 一旦某个节点计算出落在指定范围内的hash值，大家验证起来就非常简单比特币区块包括哪些字段，只需要比较计算hash值和目标值的大小即可。

比特币中使用的哈希是 SHA (Secure Hash Algorithm) 256

符号

签名主要用于比特币的账户管理和交易。 在比特币中开设账户就像创建公钥和私钥对一样简单。 公私钥对代表比特币中的一个账户。 公钥和私钥的对源非对称加密系统。 加密和解密使用同一个秘钥系统就是大家熟悉的对称加密系统。 这是因为对称加密存在密钥被盗的风险，后来出现了更安全的非对称加密系统。

在非对称加密系统中，公钥用于加密，私钥用于解密。 爱丽丝把她的公钥给约翰，约翰用爱丽丝的公钥加密信息发送给爱丽丝，爱丽丝收到信息后用她的私钥解密。 这种加解密方式就是非对称加密。 然后加密和解密都使用接收者（爱丽丝）的公钥和私钥。