区块链的所有的算法，区块链技术六大核心算法

时间：2022-04-20|浏览：18522

区块链核心算法一：拜占庭协议
拜占庭的故事大概是这样的：拜占庭帝国财源广进，周边10个邻居由来已久，但拜占庭屹立不倒，没有一个邻居能成功入侵。单个邻居的任何入侵都将失败，并且本身可能会被其他 9 个邻居入侵。拜占庭帝国的防御能力如此之强，以至于周边十国至少有一半同时进攻，才有可能突破。但是，如果一个或几个邻居自己答应一起进攻，但实际过程却是背叛，那么入侵者就可以全军覆没。所以双方都谨慎行事，不敢轻易相信邻国。这就是拜占庭将军问题。
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在这个分布式网络中：每个将军都有一个与其他将军实时同步的消息账本。账本中每个将军的签名可以验证身份。如果有任何消息不一致，您可以知道消息不一致是哪些将军。虽然消息不一致，但只要过半数的人同意出击，少数服从多数，就能达成共识。
因此，在分布式系统中，虽然有坏人，但坏人可以做任何事情（不受限制），例如不响应、发送错误信息、向不同节点发送不同决策、不同错误节点联合起来做坏事等。 . 但是，只要大多数人都是好人，完全有可能以去中心化的方式达成共识
区块链核心算法二：非对称加密技术
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上面提到的拜占庭协议中，如果10位将军中的几位同时发送消息，势必会造成系统混乱，导致各自谈论自己的进攻时间计划，行动难以统一. 任何人都可以发起攻击，但谁发送呢？其实只需要增加一个成本，即：在一段时间内只有一个节点可以传播信息。当一个节点发送统一的攻击消息时，每个节点都必须对来自发起者的消息进行签名和密封，以确认自己的身份。
在今天看来区块链的所有的算法，非对称加密技术可以彻底解决这个签名问题。非对称加密算法的加密和解密使用两个不同的密钥。这两个密钥就是我们常说的“公钥”和“私钥”。公钥和私钥通常成对出现。如果消息是用公钥加密的，则需要公钥对应的私钥才能解密；类似地，如果消息是用私钥加密的，则需要私钥对应的公钥才能解密。
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区块链核心算法3：容错
我们假设在这个网络中，消息可能会丢失、损坏、延迟、重复发送以及接收顺序与发送顺序不一致。此外，节点的行为可以是任意的：可以随时加入和离开网络、丢弃消息、伪造消息、停止工作等，并可能发生各种人为或非人为的故障。我们的算法为由共识节点组成的共识系统提供容错性，包括安全性和可用性，适用于任何网络环境。
区块链核心算法4：Paxos算法（一致性算法）
Paxos 算法解决的问题是分布式系统如何就某个值（分辨率）达成一致。一个典型的场景是，在分布式数据库系统中，如果每个节点的初始状态是一致的，并且每个节点执行相同的操作序列，那么它们最终可以得到一致的状态。为了保证每个节点执行相同的命令序列，需要对每条指令执行“一致性算法”，以保证每个节点看到的指令是一致的。一个通用的共识算法可以应用在很多场景中，是分布式计算中的一个重要问题。节点通信有两种模型：共享内存和消息传递。Paxos 算法是一种基于消息传递模型的共识算法。
区块链核心算法5：共识机制
区块链共识算法主要是工作量证明和权益证明。以比特币为例，从技术角度来看，PoW其实可以认为是可重用的，而产生工作量证明在概率上是一个随机过程。挖矿一种新的加密货币，在生成区块时，必须征得所有参与者的同意，并且矿工必须获得区块中所有数据的PoW工作证明。同时，矿工还要不时观察和调整这项工作的难度，因为网络要求是平均每 10 分钟产生一个区块。
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区块链的所有的算法，它通过网络利用每台机器上的磁盘空间，将这些分散的存储资源组成一个虚拟存储设备，数据存储在网络的各个角落。因此，分布式存储技术并不是将完整的数据存储在每台计算机上，而是将数据切分后存储在不同的计算机上。这就像存放100个鸡蛋，不是在同一个篮子里，而是在不同的地方，加起来就是100个鸡蛋。