区块链都有什么算法(区块链系统软件开发)

近日，在加密货币经历“混乱时期”后，区块链再次火爆起来，受到了各方的极大关注与重视，成为资本市场和各领域关注的焦点，就连朋友圈中的探讨和分享也让人目不暇接。那么，区块链到底是什么?区块链的核心算法又有哪些?

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。

在这个分布式网络里：每个将军都有一份实时与其他将军同步的消息账本。账本里有每个将军的签名都是可以验证身份的。如果有哪些消息不一致，可以知道消息不一致的是哪些将军。尽管有消息不一致的，只要超过半数同意进攻，少数服从多数，共识达成。

由此，在一个分布式的系统中，尽管有坏人，坏人可以做任意事情(不受protocol限制)，比如不响应、发送错误信息、对不同节点发送不同决定、不同错误节点联合起来干坏事等等。但是，只要大多数人是好人，就完全有可能去中心化地实现共识。

区块链核心算法二：非对称加密技术

在上述拜占庭协定中，如果10个将军中的几个同时发起消息，势必会造成系统的混乱，造成各说各的攻击时间方案，行动难以一致。谁都可以发起进攻的信息，但由谁来发出呢?其实这只要加入一个成本就可以了，即：一段时间内只有一个节点可以传播信息。当某个节点发出统一进攻的消息后，各个节点收到发起者的消息必须签名盖章，确认各自的身份。

在如今看来，非对称加密技术完全可以解决这个签名问题。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

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。就像存放100个鸡蛋，不是放在同一个篮子里，而是分开放在不同的地方，加起来的总和是100个。

区块链技术有哪些

块链的概念可以说是非常受欢迎的.在网络金融峰会上，没有人说块链技术就out了.块链技术是什么？块链技术既可以是公开的分类(任何人都可以看到)，也可以是许可的网络(只有许可的人可以看到)，解决了供应链的挑战.因为是不可改变的记录，所以在网络参加者之间分享并实时更新.块链技术-数据层:设计帐簿的数据结构核心技术1、块__；链:技术上，块是记录交易的数据结构，反映了交易的资金流动.系统中已经扰裂手达成的交易块连接形成主链，所有参与计算的节点都记录了主链或主链的一部分.各块由块头和块体构成，块体只负责记录前一段时间内的所有交易信息，主要包括交易数量和交易细节，块头包括现在的版本号、前一个块地址、时间戳(记录该块产生的时间，准确到秒)、随机数(记录解密该块相关数学问题的答案值)、现在块的目标哈希值、Merkle数源磨的根值等信息.从结构上看，块链的大部分功能都由块头实现.核心技术2、哈希函数:. 哈希函数可以将任意长度的资料从Hash算法转换为固定长度的代码，原理是基于密码学的单向哈希函数，这个函数容易被验证，但是很难解读.业界通常以y=hash(x)的方式表示，这个哈希函数实现了运算x的哈希值y.常用的哈希算法有MD5、SHA-1、SHA-256、SHA-384、SHA-512等.以SHA256算法为例，将任何数据输入SHA256，将获得256位Hash值(散列值).其特点:同样的数据输入会得到同样的结果.输入数据有点变化(例如，1变为0)会得到完全不同的结果，结果测.正向计算(数据计算对应的Hash值)非常简单.逆向计算极其困难，在现在的科学技术条件下被视为不可能.核心技术3、Merkle树:Merkle树是哈希二叉树，可以快速验证大规模数据的完整性.在块链网络中，Merkle_皇髂居糜谧芙峥橹械乃薪灰仔畔_钪丈煽橹兴薪灰仔畔⒌耐骋还V担橹腥魏谓灰仔畔⒌谋浠蓟岣谋_erkle 树木.核心技术4、非对称加密算法:非对称加密算法是钥匙的保密方法，需要钥匙和钥匙.公钥和私钥是一对，如果用公钥加密数据，只能用对应的私钥解密，获得对应的数据价值，如果用私钥签字数据，只能用对应的公钥验证签字，验证信息的发出者是私钥的所有者.由于加密和解密使用两种不同的密钥，该算法称为非对称加密算法，而对称加密在加密和解密过程中使用相同的密钥.块链缓嫌技术-网络层:实现收费节点的集中化核心技术5，P2P网络:P2P网络(对等网络)也称为点对点技术，是没有中心服务器、用户群交换信息的互联网系统.与有中心服务器的中央网络系统不同，对等网络的每个用户端都是节点，也有服务器的功能.国内迅雷软件采用P2P技术.P2P网络具有集中化和强化等特点.块链技术-共识层:调配收费节点的任务负荷

区块链系统开发-区块链交易系统开发-的核心技术有哪些？

区块链技术是当今新兴的一项技术，但这么说也不太妥当，因为十年前比特币的出现这项技术也随之诞生，但说其是当下很火热的技术是没问题的。区块链技术经过10年来的不断更新，终于瞎渗在近两年都有了相关的应用落地，且进入了区块链3.0时代，未来的3-5年，相信会有更多的领域需要区块链系统来支撑。下面区块链系统开发路普达（loopodo）小编就带大家来看一租神陆下，区块链系统开发的几大核心技术。一、哈希算法哈希算法是区块链系统开发中用的最多的一种算法，哈希函数（Hash Function），也称为散列函数或杂凑函数，哈希函数可将任意长度的资料经由Hash算法转换为一组固定长度的代码，原理是基于一种密码学上的单向哈希函数，这种函数很容易被验证，但是却很难破解。通常业界使用y =h (x)的方式进行表示，该哈希函数实现对x进行运算计算出一个哈希值y。二、非对称加密算法非对称加密算法是一种密钥的保密方法，非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥弊顷与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法三、共识机制所谓“共识机制”，是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，我们就可以认为全网对此也能够达成共识。现今区块链的共识机制可分为四大类：工作量证明机制（PoW）、权益证明机制（PoS）、股份授权证明机制（DPoS）和Pool验证池。四、智能合约智能合约就是传统合约的数字化网络化版本。它们是区块链上运行的计算机程序，可以满足在源代码中写入的条件时自行执行。智能合约一旦编写好就可以被用户信赖，合约条款就不会被改变，因此合约是不可更改的，并且任何人也不能修改。开发发人员会为智能合约编写代码，这样就是用于交易和两方乃至多方之间的任何交换行为。代码里会包含一些触发合约自动执行的条件。一旦完成编写，智能合约就会自动被上传到网络上。数据上传到所有设备上以后，用户就可以与执行程序代码的结果达成协议。五、分布式存储分布式存储是通过网络使用企业中的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，数据分散的存储在企业的各个角落。海量的数据按照结构化程度来分，可以大致分为结构化数据，非结构化数据，半结构化数据。路普达网络科技专注区块链系统开发，以太坊开发，区块链交易系统开发、虚拟币平台开发，币币交易系统开发、数字货币钱包系统开发

区块链的核心技术是什么？

简单来说，区块链是一个提供了拜占庭容错、并保证了最终一致性的分布式数据库；从数据结构上看，它是基于时间序列的链式数据块结构；从节点拓扑上看，它所有的节点互为冗余备份；从操作上看，它提供了基于密码学的公私钥管理体系来管理账户。或许以上概念过于抽象，我来举个例子，你就弯旁好理解了。你可以想象有 100 台计算机分布在世界各地，这 100 台机器之间的网络是广域网，并且，这 100 台机器的拥有者互相不信任。那么，我们采用什么样的算法（共识机制）才能够为它提供一个可信任的环境，并且使得：节点之间的数据交换过程不可篡改，并且已生成的历史记录不可被篡改；每个节点的数据会同步到最新数据，并且会验证最新数据的有效性；基于少数服从多数的原则，整体节点维护的数据可以客观反映交换历史。区块链就是为了解决上述问题而产生的技术方案。二、区块链的核心技术组成无论是公链还是联盟链，至少需要四个模块组成：P2P 网络协议、分布式一致性算法（共识机制）、加密签名算法、账户与存储模型。1、P2P 网络协议P2P 网络协议是所有区块链的最底层模块，负责交易数据的网络传输和广播、节点发现和维护。通常我们所用的都是比特币 P2P 网络协议模块，它遵循一定的交互原则。比如：初次连接到其他节点会被要求按照握手协议来确认状态，在握手之后开始请求 Peer 节点的地址数据以及区块数据。这套 P2P 交互协议也具有自己的指令集合，指令体现在在消息头（Message Header) 的 命令（command）域中，这些命令为上层提供了节点发现、节点获取、区块头获取、区块获取等功能，这些功能都是非常底层、非常基础的功能。如果你想要深入了解，可以参考比特币开发者指南中的如晌 Peer Discovery 的章节。2、分布式一致性算法在经典分布式计算领域，我们有 Raft 和 Paxos 算法家族代表的非拜占庭容错算法，以及具有拜占庭容错特性的 PBFT 共识算法。如果从技术演化的角度来看，我们可以得出一个图，其中，区块链技术把原来的分布式算法进行了经济学上的拓展。 在图中我们可以看到，计算机应用在最开始多为单点应用，高可用方便采用的是冷灾备，后来发展到异地多活，这些异地多活可能采用的是负载均衡和路由技术，随着分布式系统技术的发展，我们过渡到了 Paxos 和 Raft 为主的分布式系统。而在区块链领域，多采用 PoW 工作量证明算法、PoS 权益证明算法，以及 DPoS 代理权益证明算法，以上三种是业界主流的共识算法，这些算法与经典分布式一致性算法不同的是，它们融入了经济学博弈的概念，下面我分别简单介绍这三种共识算法。PoW： 通常是指在给定的约束下，求解一个特定难度的数学问题，谁解的速度快，谁就能获得记账权（出块）权利。这渣闹锋个求解过程往往会转换成计算问题，所以在比拼速度的情况下，也就变成了谁的计算方法更优，以及谁的设备性能更好。PoS： 这是一种股权证明机制，它的基本概念是你产生区块的难度应该与你在网络里所占的股权（所有权占比）成比例，它实现的核心思路是：使用你所锁定代币的币龄（CoinAge）以及一个小的工作量证明，去计算一个目标值，当满足目标值时，你将可能获取记账权。DPoS： 简单来理解就是将 PoS 共识算法中的记账者转换为指定节点数组成的小圈子，而不是所有人都可以参与记账。这个圈子可能是 21 个节点，也有可能是 101 个节点，这一点取决于设计，只有这个圈子中的节点才能获得记账权。这将会极大地提高系统的吞吐量，因为更少的节点也就意味着网络和节点的可控。3、加密签名算法在区块链领域，应用得最多的是哈希算法。哈希算法具有抗碰撞性、原像不可逆、难题友好性等特征。其中，难题友好性正是众多 PoW 币种赖以存在的基础，在比特币中，SHA256 算法被用作工作量证明的计算方法，也就是我们所说的挖矿算法。而在莱特币身上，我们也会看到 Scrypt 算法，该算法与 SHA256 不同的是，需要大内存支持。而在其他一些币种身上，我们也能看到基于 SHA3 算法的挖矿算法。以太坊使用了 Dagger-Hashimoto 算法的改良版本，并命名为 Ethash，这是一个 IO 难解性的算法。当然，除了挖矿算法，我们还会使用到 RIPEMD160 算法，主要用于生成地址，众多的比特币衍生代码中，绝大部分都采用了比特币的地址设计。除了地址，我们还会使用到最核心的，也是区块链 Token 系统的基石：公私钥密码算法。在比特币大类的代码中，基本上使用的都是 ECDSA。ECDSA 是 ECC 与 DSA 的结合，整个签名过程与 DSA 类似，所不一样的是签名中采取的算法为 ECC（椭圆曲线函数）。从技术上看，我们先从生成私钥开始，其次从私钥生成公钥，最后从公钥生成地址，以上每一步都是不可逆过程，也就是说无法从地址推导出公钥，从公钥推导到私钥。4、账户与交易模型从一开始的定义我们知道，仅从技术角度可以认为区块链是一种分布式数据库，那么，多数区块链到底使用了什么类型的数据库呢？我在设计元界区块链时，参考了多种数据库，有 NoSQL 的 BerkelyDB、LevelDB，也有一些币种采用基于 SQL 的 SQLite。这些作为底层的存储设施，多以轻量级嵌入式数据库为主，由于并不涉及区块链的账本特性，这些存储技术与其他场合下的使用并没有什么不同。区块链的账本特性，通常分为 UTXO 结构以及基于 Accout-Balance 结构的账本结构，我们也称为账本模型。UTXO 是“unspent transaction input/output”的缩写，翻译过来就是指“未花费的交易输入输出”。这个区块链中 Token 转移的一种记账模式，每次转移均以输入输出的形式出现；而在 Balance 结构中，是没有这个模式的。