比特幣是世界上第一種成功的加密貨幣,之前的嘗試都沒有像比特幣這樣有效解決有關貨幣的各種問題。
比特幣本身是密碼學發展的產物,利用了密碼學中的很重要的“單向散列函數”以及數字簽名兩大技術來構建,今天我們來集中精力講解單向散列函數的5種重要的特性,以及比特幣挖礦相關的技術原理。
下面我們先講哈希函數的特性:
單向散列函數,也就是通俗叫的哈希函數。
第一個特點:輸入可以任意長度,輸出是固定長度
哈希函數不用知道輸入信息代表的是什么意思,也無所謂信息的長度有多長,只要輸入hash函數出來的都是固定長度的比特值。比如非常有名的SHA256?哈希函數,輸入任何值出來的都是256比特的0和1.?輸入一本《三國演義》或者僅僅輸入一個字母a,出來的都是256位比特長度的數據。
第二個特點:計算hash值的速度比較快?
塞爾維亞王子:我們需要對通脹免疫的硬通貨,比特幣是解決方案:金色財經報道,塞爾維亞王子表示,“我們需要對通貨膨脹免疫的硬通貨,比特幣是解決方案。”[2023/1/1 22:19:09]
這一點經常被大家所忽略,似乎是習以為常的東西就不去在意,其實這一點同樣重要,因為單向哈希的計算很快,才能保證加密或者驗證的速度。
第三個特點,防碰撞特性
X≠y,H=H(y)?輸入空間遠遠大于輸出空間,比如256位的哈希值指的就是輸出空間是2^256這么多,輸入是無限可能的,輸出是固定長度。
但是,目前沒有找到沒有好的方法去找出一個x能得到H等于右邊的值。
遍歷所有輸入的可能能去找到這個值,叫做brute-force暴力破解嗎,也就是現在礦機所謂的“哈希碰撞”這個詞的來源。
哈希防碰撞用處是保證上傳和下載的數據是一樣的,就是改一點點出來的結果差很多。舉個例子,你輸入的信息是一部《紅樓夢》,然后你在紅樓夢的第100頁的第五句話把一個逗號改成句號,然后輸出的hash值就完全不同了。這就是哈希函數一個非常重要的特性。
NCIS發現使用比特幣在暗網上的購買量有所增加:NCIS發現使用比特幣在暗網上的購買量有所增加。區塊鏈分析公司討論打擊加密貨幣相關犯罪以及新出現的挑戰。盡管暗網市場是TOR等工具的避風港,TOR通過隱藏IP地址提供匿名服務,但執法官員一直在使用新技術來識別這些市場中的買賣雙方。此外,雖然一些加密貨幣交易可以匿名,但許多都是可追蹤的。
NCIS已經向海軍人員發出警告,警告他們在暗網市場上進行非法購買可能會帶來的風險。NCIS還注意到,國際、聯邦、州和地方執法機構一直在滲入這些市場,同時查明和起訴涉案人員。[2020/7/18]
但是collisionresistance目前沒有數學證明這個碰撞不會發生,MD5就是最好的例子,之前是很安全的,但是后來找到了破解方法。
第四個特點:隱藏性或者叫做單向性
哈希函數的計算過程是單向不可逆的。x推出H,但是反推沒有法子,也就是說,哈希值沒有泄露輸入的x的信息。也就是說x的信息被隱藏了起來,這也就就是隱藏性。
觀點:日本央行宣布再注入1萬億美元,比特幣今日同步上漲:Quantum Economics創始人Mati Greenspan發推稱,日本央行將向經濟再注入1萬億美元。日經225指數今天上漲了5%。比特幣顯然受到了日本央行此舉影響而同步拉升。
據悉,周二(6月16日)亞市盤中,日本央行公布貨幣政策決議,該央行如期維持基準利率不變,但擴大特別貸款計劃規模。美元/日元在決議后短線上漲約30點。日本央行特別貸款計劃規模從75萬億日元升至110萬億日元左右。日本央行稱,如果需要,日本央行將毫不猶豫地采取更多行動。[2020/6/16]
輸入空間要足夠大,取值是均勻的,這樣就很難暴力破解。
利用第三和第四個特性可以做出很有趣的應用場景。
比如預測一個事情。現實世界中預測和結果很多時候是有微妙的關系的,比如三國時期,曹操專門去找當時的人物品鑒專家許劭,讓他看看自己是什么材料,許劭評價曹操是“治世之能臣,亂世之奸雄”,這個很難說他評的準不準,或許因為這個評語,影響了曹操的心理,他就朝這個方向發展了,就成了自我驗證的預言了。所以,很難判斷預測是否真的準。
Kraken報告:比特幣正處于多年突破的邊緣,或引發新一輪牛市:近日,美國交易所Kraken發布了一份針對其VIP交易員的報告,報告稱比特幣正處于多年突破的邊緣,可能引發新一輪牛市。這份文件突顯了自2017年以來,比特幣在牛市行情中的走勢。Kraken表示,這一模式表明,比特幣正處于多年的整合階段,以為下一次的上漲做準備:“如果比特幣能夠漲超10500美元,從而在宏觀趨勢中創下新高,就可以說比特幣進入了一個新的牛市。”
此前消息,Kraken同時也表示,比特幣還沒有走出困境。BTC目前處于三角盤整區間內,如果它未能沖過其趨勢線上方并突破10000美元關口,那么它很可能會回到6200美元的多年支撐位。(The Daily Hodl)[2020/6/8]
更簡單例子是,有影響力的股評師,今天預測一下明天的股價是不是增長,那么,他如果公開表明幣價,可能會影響幣價。
所以如何表明他確實很準確呢?讓他把股評信息寫到紙上,或者存到電腦里,但是要求是第二天開盤后,不能偷偷修改內容,這樣就不用擔心預測影響股價了。那么現在需要做的只是一件事兒:保證他沒有篡改自己已經寫好的內容。
動態 | 澳本聰正式起訴比特幣播客主持人Peter McCormack:據coingeek報道,4月17日,澳本聰(Craig Wright)的法律代表已正式向英國高等法院女王法庭對比特幣播客主持人Peter McCormack提出誹謗訴訟。澳本聰正尋求阻止McCormack進一步聲稱其不是中本聰名字背后的個人,要求獲得其損失的10萬英鎊,以及訴訟費和法律費用。澳本聰的律師周四親自向McCormack提供了索賠通知,并計劃在下周向高等法院提交索賠詳情,之后McCormack將有一段時間準備回應。此前在4月12日,McCormack已收到澳本聰的訴訟信,指責其在推特反復稱澳本聰為“Faketoshi(假中本聰)”和“騙子”,從而對澳本聰的聲譽造成“嚴重傷害”。[2019/4/20]
那么,可以用hash算法,預測的結果是x,對x?哈希函數一下,公布hash值,第二天收盤再把x放出來,如果你改了昨天的數據,hash就變了。所有人都可以用hash算一下這個x和昨天公布的hash值進行對比。
實際情況下,實際的輸入空間不是很大,輸入不夠隨機,擔心有人對上升下跌這樣的詞匯語句進行組合排列,找到這個x,為了保證安全性,會加入一個nonce隨機數,公式表達如下。
H?nonce是一個隨機數
意思就是預測的結果信息x后面加個隨機數,一起得到hash。
第五點:謎題友好
就是說看x不知道H是什么?這個無法從輸入數據,判斷到底輸出是什么樣子。就是說,知道輸入的信息,無法一眼看出來輸出的hash值是什么,謎題友好性值得就是這一點:你無法通過控制輸入值x來獲得想要的輸出值H
所以,綜合隱藏性和謎題友好性兩個特點,知道輸入信息也不知道哈希值是什么,可以很快算出來,但是無法預先判斷;知道哈希值也不能知道輸入值是什么,反向計算是非常非常困難的,只能暴力破解。
所以如果你想要輸出的值落在某一個范圍里,比如小于某個數值,計算機只能一個一個去試去猜答案,看哪個輸入算出來的輸出值正好是落在你想要的范圍內。
你要得到一個hash值前面K位是0。你無法知道怎么得到前面是這么多0的x。
挖礦就是找nonce,就是這個隨機數。
H≤target
這就是比特幣挖礦的基本原理,就是哈希碰撞去找到這個nonce,讓他小于一個target。Blockheader就是區塊頭包括的信息都是所有礦工都知道的信息,所以大家競爭的是誰先猜出來nonce。
備注:在二進制的世界里,因為每一位比特都是0或者1,所以比大小,就是比前面的0的數量,前面32位是0,自然小于前面31位是0,這個target的所謂比大小也就是限定個范圍,因為sha256出來的數字都是256位的二進制數字,比誰前面的0多是很方便的劃定結果值的區域的方式。這一點大家忽略的人很多,其實是一個很基礎的數學知識,值得注意。
挖礦的基本思想就是來自上述的信息。在比特幣中的挖礦的過程里實際上就是去找nonce也就是確定了輸出范圍后,去找輸入的值。H≤target
當輸入的值進行hash運算后得到的值符合target的范圍,比如說前面35個0就可以了,你猜出來的值輸入后得到hash值前面40個都是零,那么肯定符合要求,實際上前面35個0就滿足條件了嘛。
然后你把這個信息公布出去,別的礦工看到你的nonce值,也去hash一下,很快就知道你這個nonce是合適的,可以滿足target的要求。這里就用到了哈希函數的計算速度快的特性。
本文總結了單數散列函數也就是哈希函數的特性,這就是很多區塊鏈應用的基礎以及比特幣加密挖礦的基本原理。文章開頭說過,比特幣運用的密碼學除了函數函數,還有一個非常重要的內容是:數字簽名。這個我們很快就會講到。
目前世界上所謂的區塊鏈落地應用,其實有時候用的是比特幣的數據結構,有時候用的是UTXO模型來結算。有的時候說是溯源,有的時候說是合約。很多的應用出來,不管是什么樣的概念,多數都要用到哈希函數,利用哈希函數5種特性中的一部分。
隨著文章講解的深入,關于比特幣,關于行業的信息都在展開,慢慢的大家更能明白,為什么說哈希函數是比特幣和區塊鏈行業的基礎了。
作者:村頭二舊
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今日,Libra負責人DavidMarcus在推特透露,Libra協會成員在召開會議之后,包括他本人在內.
1900/1/1 0:00:00前言:區塊鏈領域除了貨幣和金融之外,游戲也一直備受矚目,從加密貓開始,它點燃了人們對區塊鏈游戲的熱情.
1900/1/1 0:00:00Libra協會的一名高管表示,盡管近期有一些成員高調離場,他“有信心”在Libra數字貨幣推出時,將有100位成員加入該組織.
1900/1/1 0:00:00近期,比特幣幣價持續下跌,從左側上一個高點的12000美元附近跌到近日的8100美元左右,54天跌幅約為32.5%。另一方面,全網算力也出現短期下降.
1900/1/1 0:00:009月,北京秋高氣爽,藍天白云。受去中心化漏洞平臺DVP邀約,《8問》欄目組在工體北路的科技寺做了一期別開場面的訪談.
1900/1/1 0:00:0010月8日,0x研究團隊正式宣布推出OpenZKP,這是一種完全開源的零知識證明Rust實現,零知識證明技術或者很快就會迎來更加廣泛的應用.
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