區(qū)塊鏈哈希到底是什么？
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2020-10-28 14:24:29
什么是哈希?
哈希是將任意長的輸入編程加密的固定長度輸出的過程。哈希并不等同于加密方法，因為無法解密哈希值來獲取原始數(shù)據(jù)。事實上哈希是一種單項加密函數(shù)。
有了哈希函數(shù)，就可以將互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)以固定長度字符串的形式來保存。其中一種方法就是SHA-256(安全哈希算法-256位)，SHA-256是SHA-1的后繼者，SHA-1的輸出是160位的。
哈希是如何應用在區(qū)塊鏈中的?
在區(qū)塊鏈中，每個區(qū)塊中都有前一個區(qū)塊的哈希值，前一個區(qū)塊叫做當前區(qū)塊的父區(qū)塊。由于每個區(qū)塊都有前一個區(qū)塊的哈希值，當修改當前區(qū)塊的任意數(shù)據(jù)都會導致區(qū)塊的哈希值發(fā)生變化，這會對前一個區(qū)塊產(chǎn)生影響，因為其中含有前一個區(qū)塊的地址。
比如，當前有兩個區(qū)塊，一個是當前區(qū)塊，一個是父區(qū)塊。當前區(qū)塊中有父區(qū)塊的地址，如果需要修改當前區(qū)塊的數(shù)據(jù)，就需要對父區(qū)塊鏈進行修改。如果只有兩個區(qū)塊就比較好修改數(shù)據(jù)，但事實上區(qū)塊鏈上有很多的區(qū)塊。
截至2020年1月24日12：32，一共有614272個區(qū)塊，第614272個區(qū)塊的哈希值為00000000000000000007a6be31011560f1e3abe8f125e356a31db6051753334e。如果想要修改第614272個區(qū)塊的數(shù)據(jù)，那么614271區(qū)塊的哈希地址就會發(fā)生改變，但是修改所有614271個區(qū)塊的哈希值是不可能的，因此區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的不可篡改和可信賴的。區(qū)塊鏈的第一個區(qū)塊叫做Genesis(創(chuàng)始)區(qū)塊。
研究人員對該過程進行了可視化：
如果對輸入產(chǎn)生小的修改，都可能會導致輸出產(chǎn)生大的改變。
哈希是區(qū)塊鏈技術(shù)和不可篡改和潛力的核心基礎和最重要的方面。哈希維護了記錄和查看數(shù)據(jù)的真實性，區(qū)塊鏈的完整性也是這樣的。
這也是區(qū)塊鏈技術(shù)最重要的技術(shù)特征的一部分，只有理解了哈希才能了解區(qū)塊鏈不可篡改性的潛力和價值。
Merkle Tree(馬爾科夫樹)是什么?
當有大量數(shù)據(jù)需要驗證時，就需要消耗大量的內(nèi)存來存儲和確保安全，這個過程很難。但是又了馬爾科夫樹(Merkle tree)，就可以輕易解決這些問題。
馬爾科夫樹是區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎，在該結(jié)構(gòu)中，可以很容易地在大量數(shù)據(jù)中找出哪些數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，整個數(shù)據(jù)驗證的過程非常高效。比特幣和以太坊中都使用了馬爾科夫樹。
從上圖可以看出，所有的交易都在底部，最頂部的哈希值叫做Root hash或Merkle root(馬爾科夫根)。
如上圖所示，有4個交易A、B、C、D。A和B哈希后會形成一個哈希值，C和D會形成另一個哈希值，AB的哈希結(jié)果和CD哈希結(jié)果會組合來形成一個新的哈希值——Root hash或Merkle RootABCD。
Root hash有所有交易的信息。馬爾科夫樹會重復計算節(jié)點對的哈希值，直到只剩下一個哈希值，就是Root hash。
Merkle tree是一個二叉樹，所以需要偶數(shù)個葉子結(jié)點，如果交易數(shù)是奇數(shù)，那么最后一個哈希值會復制一次來創(chuàng)建偶數(shù)個葉子節(jié)點。
如上圖所示，可以看出奇數(shù)值的交易數(shù)中有復制的交易進行了哈希，表明Merkle tree會計算奇數(shù)的葉子樹。
所有交易數(shù)據(jù)會總結(jié)稱一個Root hash，保存在區(qū)塊頭(block header)中。數(shù)據(jù)中有任何改變，整個哈希值就會變化，如果哈希值變化了，Merkle root就會發(fā)生變化。Merkle tree可以幫助維護數(shù)據(jù)的完整性。
Merkle tree的另一個好處是如果想要了解特定交易的狀態(tài)，無需下載整個區(qū)塊鏈，只需要請求豎直證明(vertical proof)和樹的特定分支，驗證一個特定的交易分支。
如何用哈希來確保數(shù)據(jù)安全?
哈希還增加了數(shù)據(jù)的安全性。因為沒有加密數(shù)據(jù)，所以無需也無法解密數(shù)據(jù)。因為哈希函數(shù)是單向加密函數(shù)，加密哈希函數(shù)需要滿足一些關(guān)鍵特征才能保證是有用的，包括：
每個哈希值都是不同的
相同的消息會生成相同的哈希值
無法根據(jù)哈希值確定輸入值
輸入值的微小變化也會導致整個哈希值的變化
哈?？梢詭椭_定數(shù)據(jù)是否被修改過。比如，之前下載了一些重要信息，為確定數(shù)據(jù)是否被修改過，可以對數(shù)據(jù)進行哈希計算，并比較數(shù)據(jù)的哈希值和接收到的數(shù)據(jù)的哈希值。
如果哈希值相同，就表明數(shù)據(jù)沒有被修改過，如果哈希值不匹配，就表明數(shù)據(jù)在發(fā)送后接收前被修改了。
自在飛花輕似8星評價
2020-10-17 14:28:40
區(qū)塊鏈技術(shù)
區(qū)塊鏈是分布式賬本技術(shù)的一種形式。并非所有的分布式賬本都利用區(qū)塊鏈來提供安全和有效的分布式共識。
區(qū)塊鏈的分布式是在對等網(wǎng)絡上，并且由它來實現(xiàn)管理。既然它是分布式賬本，它可以在沒有中心機構(gòu)或服務器管理的情況下運作。同時，它的數(shù)據(jù)質(zhì)量可以通過數(shù)據(jù)庫復制或計算信任來維護。
區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)使其跟其他類型的分布式賬本產(chǎn)生區(qū)別。區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)被打包在一起并組成區(qū)塊。這些區(qū)塊相互鏈接，并用密碼學保證安全。 區(qū)塊鏈本質(zhì)上是持續(xù)增長的記錄列表。它的附加結(jié)構(gòu)只允許向數(shù)據(jù)庫寫入數(shù)據(jù)：更改或刪除早期區(qū)塊的錄入數(shù)據(jù)是不可能的。由此，區(qū)塊鏈技術(shù)很適合記錄事件、管理記錄、處理交易、跟蹤資產(chǎn)或投票。
加密貨幣，比如比特幣，它開創(chuàng)了區(qū)塊鏈技術(shù)。比特幣在2017年年底的大漲，以及隨之而來的媒體瘋狂報道，將加密貨幣帶入主流人群的視野。政府、企業(yè)以及經(jīng)濟學家或愛好者也正在考慮將區(qū)塊鏈技術(shù)應用到其他方面。
哈希圖技術(shù)
哈希圖英文是Hashgraph，它也是分布式賬本技術(shù)的一種形式。哈希圖是一種專利算法，它承諾可以有區(qū)塊鏈的好處，包括去中介化、分布式、安全，它通過使用哈希來實現(xiàn)。不僅如此，它還有一個區(qū)塊鏈所不具備的，就是高交易速度。它由Leemon Barid創(chuàng)建，專利屬于他所創(chuàng)立的Swirlds公司。
雖然比特幣每秒允許大約5筆交易(譯注：大約7筆，不過本質(zhì)上是一個量級)，以太坊則每秒大約15筆交易，而哈希圖則可以處理每秒數(shù)千筆交易。
哈希圖算法的運作主要靠兩種技術(shù)：八卦協(xié)議、虛擬投票。
1.八卦協(xié)議
為了理解八卦協(xié)議(關(guān)于八卦的八卦)，想象一下五個成員：A、B、C、D以及E。每個成員都以一個交易開始，這產(chǎn)生一個“事件”。之后，每位成員調(diào)用另外一位隨機選擇的成員，兩者共享交易的歷史記錄。例如，D調(diào)用B，并且與B共享D的交易歷史。這類型的調(diào)用重復發(fā)生，每位成員都隨機調(diào)用其他成員并與其共享交易歷史記錄。
因此，B現(xiàn)在隨機調(diào)用其他成員(比如C)，同時跟C分享它的交易歷史，也包括D的交易歷史。同時E可能已經(jīng)調(diào)用了A。由此類推。每次調(diào)用都會產(chǎn)生一個事件，每個事件都有保留之前區(qū)塊的哈希值。
因此，一旦一位成員獲知新的信息，這個信息就會迅速傳播，直到所有人都知道它。
2.虛擬投票
虛擬投票旨在交易順序上達成共識。它的工作原理如下：首先，事件被劃分成輪次。哈希圖算法在什么時候創(chuàng)建輪次有明確的數(shù)學答案。為了簡化，假定一個輪次大約有十個事件?，F(xiàn)在，每個成員投票決定那個事件應該有資格成為“著名見證人”。
為了理解它是如何發(fā)生的，想象一下，在下一輪次事件的每位成員都會向后查看當前輪次的每個事件，看看是否能夠?qū)⑺淖V系追溯到當前輪次的事件。如果它能夠?qū)⒆V系追溯到一個事件，則對該事件投贊成票。如果不能，則投反對票。當前輪次事件中獲得最多票數(shù)的則是本輪的“著名見證人”，并且提供明確的交易順序。
私人和公共
哈希圖和區(qū)塊鏈都可以以公共形式或許可的私有形式存在，私有形式可以供企業(yè)使用。任何人都能參與公開的技術(shù)。公共的區(qū)塊鏈有不少，比如以太坊等，不過，目前為止哈希圖的公共版本只有Hedera Hashgraph。
開源與專利
區(qū)塊鏈技術(shù)大多數(shù)是開源的，且有龐大的社區(qū)，這些可用于構(gòu)建和促進各種區(qū)塊鏈工作，比如加密貨幣、效用token等。此外，區(qū)塊鏈愛好者們普遍懷疑傳統(tǒng)機構(gòu)的可信度，并將區(qū)塊鏈的去中介化性質(zhì)作為其定義的質(zhì)量。
另一方面，哈希圖是基于專利算法，它由Swirlds所有。由此，任何新的哈希圖計劃都將依賴于Swirlds。
結(jié)論
區(qū)塊鏈和哈希圖是分布式賬本技術(shù)的兩種實現(xiàn)。區(qū)塊鏈利用區(qū)塊的鏈接提供驗證的、安全的以及分布式的共識。它是比特幣和加密貨幣的底層技術(shù)，同時它在支付、供應鏈以及身份管理等方面也有一系列的用例。
哈希圖則是一種專利算法，它使用關(guān)于八卦的八卦和虛擬投票技術(shù)來跨越幾條平行線，以實現(xiàn)快速和安全的賬本。區(qū)塊鏈是目前的主流，也更加公開。Hedera Hashgraph是哈希圖算法的唯一公開實現(xiàn)。
除了區(qū)塊鏈和哈希圖之外，不久以后，我們將會看到更多分布式賬本的新技術(shù)的落地。