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区块链技术涉及到的关键算法

13095阅读区块链达人

区块链在受到人们的关注之后,不仅仅带来了各种加密货币价值疯长,同时也让更多人的关注到了相关技术的应用和发展,毕竟是现有技术,才有应用,底层技术发展的越好,也就可以让用户享受到更大的红利。

那么,区块链到底是什么?区块链的核心算法又有哪些?

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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。

拜占庭将军问题拜占庭将军问题

区块链的出现解决了拜占庭将军问题。

区块链核心算法二:非对称加密技术

在如今看来,非对称加密技术完全可以解决签名问题。非对称加密算法的加密和解密使用不同的两个密钥,这两个密钥就是我们经常听到的”公钥”和”私钥”。公钥和私钥一般成对出现,如果消息使用公钥加密,那么需要该公钥对应的私钥才能解密;同样,如果消息使用私钥加密,那么需要该私钥对应的公钥才能解密。

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

共识共识

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看做重复使用的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

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。

区块链将这些技术整合起来,使之能够共同工作,最终形成了一个完整的系统,一个解决信任问题的系统。

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