區塊鏈:區塊鏈深度學習系列｜密碼學基礎之哈希算法的應用_開發區塊鏈數字貨幣

本系列內容包含：基本概念及原理、密碼學、共識算法、錢包及節點原理、挖礦原理及實現。

挖礦

以比特幣網絡為例，比特幣挖礦主要使用到的算法是SHA-256，其具體流程參見下圖。

我們從上往下進行分析：

第一層是：nVersion；

第二層是：hashPrebBlock；

第三層是：hashMerkleRoot，

第四層是：nTime；

第五層是：nBits；

第六層是：nNonce；

第七層是：Hash。

動態 | HiCoin榮獲“區塊鏈百強企業”獎項:2019年12月27日，由金色財經主辦的“與時共創”頒獎盛典在京舉行。HiCoin榮獲“區塊鏈百強企業”獎項。

HiCoin是全球領先的區塊鏈錢包解決方案提供商，一直致力于區塊鏈錢包技術解決方案的開發與行業的推動。除了提供資產托管、支付、全功能錢包等行業解決方案之外，已與多家傳統企業達成共識，在數字身份及數據溯源等方面展開了深度的合作。

據了解，金色財經“與時共創”頒獎盛典邀請40余名資深行業專家作為專業評選團，結合網絡投票進行綜合評審，通過不同的獎項，對各個企業對實現賦能實體創新引領行業未來發展的努力進行表彰。[2019/12/27]

里面的n代表連續0的個數，該值要小于當前區塊難度目標值m，挖到塊的條件是前n個比特位全部為0，n越大，難度越大。假設最低難度對應最大目標值為M，則區塊難度為：M/m

政策 | 最高人民法院：加大執行業務中以區塊鏈技術為代表的新技術的應用和轉化:6月11日，最高人民法院發布 《關于深化執行改革健全解決執行難長效機制的意見——人民法院執行工作綱要(2019-2023)》，其中表示，加大執行業務中以區塊鏈技術為代表的新技術的應用和轉化，提高執行效率，增強人民群眾獲得感。[2019/6/11]

看過前面課程的朋友應該會有印象，這些全部是區塊頭中的數據字段。

再來看左邊，我們分析一下為什么其中有些是固定而有些是可變的。

1.版本號和前一個區塊哈希是固定的，以比特幣為例，假設當前比特幣區塊高度為N，如果某人想挖接下來N+1區塊的話，那么這個時候版本號必須是固定的，前一個區塊的哈希必須也是固定的。因為在不存在分叉的情況下，當前區塊包含上一個區塊的哈希值；

也就是N-1區塊的哈希值加上N區塊數據算出N區塊哈希值，然后將N區塊哈希值當成N+1區塊的的前一區塊哈希值。這里有點繞，希望大家多理解一下；

行情 | 在美上市區塊鏈中概股全線下跌:今日美股開盤，在美上市區塊鏈中概股全線下跌。人人網下跌3.95%，寺庫下跌3.11%，中網載線下跌12.86%，迅雷下跌1.33%，獵豹移動下跌2.59%，蘭亭集勢平盤，優點互動下跌10.06%。[2018/10/23]

2.交易Merkle根是可變的，為什么說可變呢？因為在挖礦的時候，肯定會準備一個打包區塊，打包區塊形成的時候，礦工會根據自己的需求或根據利益算法，將交易打包進去，最后整理成一個Merkle根；

3.時間戳是可變的，挖礦有個時間范圍，在這個時間范圍內挖出的礦都為有效，所以在有效時間內的時間是可以任意調節的；

4.難度值在一定周期內是固定的，會隨著周期的改變而變化；

5.Nonce是可變的，這里就不展開講了，忘記的朋友可以翻閱前面的講解。

動態 | 金融科技初創公司使用區塊鏈記錄資產支持證券:據福布斯報道，與IBM合作的金融科技初創公司全球債務登記處（Global Debt Registry）正在使用區塊鏈技術，防止在組建資產支持證券（ABS）投資組合時對抵押資產進行重復計算。據報道，該公司開發了一個私有區塊鏈，旨在確保貸款資產的完整性，并保護網絡上的抵押資產免于在未來出現錯誤或失實陳述。[2018/9/13]

在挖礦的時候，到Nonce的時候，由于時間戳和Merkle根都已經經過計算固定了，這時只需要改變Nonce就可以了。此時可以把這7個數據看成一個整體，前面6個數據是X，把X放在哈希函數里面，會出來一個值，比如說Y值。

由于比特幣網絡里使用的哈希算法是SHA-256，當Y值出來之后，就會得到一個256個由0和1組成的字符串。這個字符串出來之后，它會和X里面的難度值比較大小。

每計算一次，也就是通過了一個Nonce，就會產生一個Y值，Y值會和難度值比較大小，如果Y值小于難度值，此時就找到了一個有效的Nonce，礦也就挖出來了。

生成地址

地址的生成中也用到了哈希算法。從下圖可以看到從公鑰到比特幣地址生成的流程。

第一層：生成公鑰；

第二層：兩層哈希算法，SHA-265和RIPMD-160；

第三層：然后雙層哈希計算，會產生公鑰哈希；

第四層：Base58Check編碼；

第五層：經過編碼，得到一個編碼串，這個編碼串就是公鑰哈希即比特幣地址。

形成Merkletree和交易Hash

在默克樹樹結構和形成交易哈希里面也使用到了哈希算法。

上圖的默克樹中，最底層有4個葉子節點，最左邊HA下面有個Hash，意思是：Tx表示交易，A表示交易編號。

假設現在使用的哈希算法是SHA-256，那么交易產生時，會對HA、HB分別進行哈希計算，會分別得到2個由256個0和1組成的字符串。同理，HC、HD也會得到相應的字符串，這樣四個交易會形成總的默克爾根。

區塊鏈

大家都知道在區塊鏈中，每個區塊都是一環套一環銜接上去的，就像一個鏈條一樣。我們通過下面的圖片，具體分析一下。

從圖中可以看出鏈的順序是從下往上增長的，最下面塊的高度是277314，這個區塊里面包含上一個區塊的哈希值：0000…0bdf，這里的0000…0bdf是上一個區塊區塊頭的哈希值。

同理，277315區塊里面包含的上一區塊頭哈希值：0000…2249，也是區塊277314的區塊頭哈希值，即：0000…2249。同理277316區塊也是這樣的情況，這也是我們第一節希望大家多理解的問題。

這樣的情況就保證了任何人可以從某一個區塊中，找到這個區塊里面包含的上一區塊的哈希值，也就是其父區塊。

現在我們討論的問題都是針對于區塊鏈沒有分叉的一個情況，到后面我們詳細分析區塊鏈分叉之后情況又是怎樣的。

通過這三個區塊我們能發現，從某種程度上來說區塊鏈就是一個哈希鏈。最新產生的區塊通過哈希值指向上一個區塊，上一個區塊在指向上上一個區塊……一直指向創世區塊。通過這個關系，這些區塊形成了鏈條，也就是我們常說的區塊鏈。

這是哈希算法在區塊鏈中常用到的具體應用，大家可以預先想一下，為什么區塊鏈中會使用哈希算法，而不是其他算法呢？后面的課程我們會給大家進行解答。

下節預告：什么是哈希

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