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*的运行原理是什么？

我们以*的*系统为例。*一个新区块诞生的时间系统设定为十分钟。

1.一笔交易产生以后，为了让全网承认有效，必须先广播到*网络中其他参与的节点（链接的计算机）；

2.每个节点要正确无误地给这十分钟的交易都盖上时间戳，并且放进这个区块；

3.如果一个节点解开了随机数那道数学题，拥有了合法区块记账权，这个节点就会向全 网公布他这 10 分钟所有盖上时间戳的交易，并由全网中其他参与的节点来核对；

4.*系统会给赢下合法区块记账权的节点以奖励，他广播以后，别的节点就要核对这个区块记账的准确性。别的节点其实同时也在解那道数学题，同时也在盖时间戳，只不过他们没有在那道数学题上算得更快。也就是说，这个区块他们赢不了奖励了，他们只好在下一个区块上想办法。

5.一般来说，每一笔交易，必须要经过 6 次的确认，也就是要通过 6 个的 10 分钟记账，才能在系统里被承认为是合法交易，一次的记账是不被承认的。

*记录哪些信息？

我们说过*是一个分布式的大账本，每一个区块就相当于是这个账本中的一页。

目前，*的区块主要记录了区块头、交易详情、交易计数器和区块大小等数据。：区块头是区块的前 80 个字节，区块头包含的信息我们已经了解了。



区块内部的数据如下。

1.交易详情：详细记录了每笔交易的转出方和收入方、金额及转出者的数字签名，这是 每个区块内的主要内容；
2.交易计数器：这记录的是每个区块中发生的交易数量；
3.区块大小：表示每个区块数据的大小，当前每个区块的大小限定在 1M 以内，但是后面区块很有可能会扩容，超过 1M。

如何实现完整备份？

因为*是由连接其中的电脑共同维护的，对于已经产生的区块，所有连接进来的电脑都有一份完整的*备份记录。

目前备份的特点：

1.现有备份的问题可能就是安全了。我们无论是自己存储，还是存在云端，重要的信息都需要加密，以免信息被泄漏出去。但我们的加密很容易被高明的，这是现有备份的一个难题。

2.现有的备份也可能被内部的一些人更改，这种更改不容易被发现，而一旦出现更改，后期的审计*就会出现很大的困难。

3.如果我们的信息可以存储在很多台电脑里，那么一台电脑出了问题，还可以调用其他电脑来查看，可现实中，我们无法做到串联尽可能多的电脑。自己的有价值的信息存在别人电脑里也不安全。

*就可以解决这些问题。

1.*很重要的技术手段就是加密，存储时加密的信息不会被查看和泄漏，只有拥有 信息密钥的人，才能查看这个信息。

2.*中的信息是基本上不能被篡改的，这就避免了有内部人员更改的可能性。

3.*中的信息在存储时没有中心，所有参与进来的电脑都是一个节点，都有信息的 记录，无需刻意地将信息分布式储存，就能达到分布式储存的效果，****大避免了单一电脑损坏造成的信息丢失。

4.在*中存储也是很廉价的。现在我们将信息存储在云端，都会被收一定费用，这 费用也不低吧，而存在*中，我可以告诉你的是，它的存储价格比存在云端这种还要低 90%。

存储和恢复信息时我们需要做什么呢。

1.要存储文件的源端设定备份文件，然后加密发送文件数据，提交给*中所有相关 的节点；

2.各个节点接收到文件，并且进行存储；

3.如果需要恢复数据，源端发送请求，计算节点根据请求，在获得*数据后，就能实 现数据的恢复。

如何进行交易广播？

刚才我已经说了，链接到*中的电脑端都是一个节点，所有节点组合在一起就构成一个*网络。在*网络中，每个节点都有一个分布式的数据库，用来管理交易的信息。

当一个节点发起一笔交易以后，这个节点要立即向附近的节点进行广播，附近的节点会检查你的交易是否有效，如果有效，表示他们同意这次交易。在同意的基础上，这些节点又会将这笔交易再向附近的节点进行广播，这样一传十，十传百，很快整个网络就会确认这笔交易，并且写入区块中，交易就算完成了。

在*中，验证速度快的节点是能凭借工作量获得一定奖励的，这就解决了所有节点发布的问题。就像*系统的奖励*。

如何进行数字签名？

签名是对我们进行交易的认可，数字签名也是一样，只不过你把签的文字变成了一串字符而已。

一个数字签名相当于是一个数字身份，交易时由转账的转出方生成，就好比银行的流水，数字签名就是用来验证这笔交易确实是由转出方发起的。

我把这个证明过程浓缩成一个栗子。

张三要发起一笔转账，张三先将这个交易进行数字摘要，缩成字符串，然后用自己的私钥对字符串加密，形成数字签名。完成后，张三要将这个交易向全网进行广播。别的节点用张三的公钥进行验证，如果验证成功，那这笔交易就是可信的。



就像你去银行转账，只要输入密码，钱就转出去了，是一样的道理。只不过*中，动用了公钥和私钥，程序上复杂一点，但有电脑代劳，也不打紧。

如何实现加密与*？

*中有两把*，一把公钥，一把私钥。这两个*是通过一种数学算法得出来的，有关联的一对*。简单来说，就是私钥可以生成公钥，而公钥是无法推导出私钥的。

在*中，公钥是公开的*，是要公开发行配送的，只要有要求谁都能取得。私钥就是私人才拥有的了，就像你的保险柜*，你不可能拿给别人保管吧。

公钥和私钥是配对的，在*中，如果利用公钥给信息加密，就必须要用私钥才能打开，如果用私钥给信息加了密，则必须用公钥来打开，否则是不能*的。这个系统的优势是两个用户能够安全地沟通，而不用互相交换秘密*。例如一个人要将一条信息传给另一个人，而这信息的内容是保密级别的，为了****别人打开，送信者用公钥加密，而要*就必须要收信者动用自己的公钥才行。

哈希函数

哈希函数是一种允许你对数据进行加密的数学函数。

哈希函数有三个属性：

它的输入可以是任意大小。

例如，我可以使用“我喜欢冰淇淋”这个短语作为输入，或者我也可以使用《*与和平》的全部文本，两者都行。

不论使用任何大小的输入，哈希函数的特定散列算法决定了其固定大小的输出。为了让算法过于简单，我们将使用256位输出（它是*所使用的）。

不论我使用“我喜欢冰淇淋”这一短语作为输入，还是使用《*与和平》的全文作为输入，两者都会产生相同大小的输出。

使用SHA 256算法，短语“我喜欢冰淇淋”（没有引号）创建输出：

138F4504A873C01D0864343FAD3027F03CA9BEA2F0109005FA4FC8C7DCC12634

从古腾堡计划（project Gutenberg）*的整本《*与和平》（全587,287词）创建输出：

57027F5B3877A*E43ACB101D59E963BC2CC0E86A6EBCCC34DFD035*F83B096

即使输入的文本长度相差146,821倍，你也可以获得相同大小的输出。这一点很酷也很有用。

函数是可****计算的，对于任何给定的输入字符串，你可以在合理的时间内获得输出。

即使我使用《*与和平》的整个文本作为输入，它仍然可以在较短时间内将其转换为输出。

以上是一般哈希函数的属性。一般哈希函数允许你将大量数据映射到一个小空间，这****于存储和处理不同类型的数据。

不过，我们应把*放在加密哈希函数上，因为它是*中使用的函数。

加密哈希函数有三个附加属性：

*碰撞性（Collision Resistance）
确定隐匿性（Deterministic Hiding）
难题友好性（Puzzle Friendliness）


加密哈希函数

*碰撞性

这里的碰撞是指两个不同的输入产生相同的输出。虽然输出大小相同，但输出本身不会与其他输出相同。“我喜欢冰淇淋”与《*与和平》的整个文本产生相同大小的输出，但字符不同。

如果它们产生完全相同的输出，你*了我发送给你的加密文本之后，并不会知道我是想告诉你“我喜欢冰淇淋”还是你应该阅读《*与和平》。

值得注意的是，两个“邻近”输入不会产生邻近的输出。《*与和平》的哈希与改变了一个字符的《*与和平》的哈希完全不同。

使用SHA 256，整本《*与和平》生成哈希值：

57027F5B3877A*E43ACB101D59E963BC2CC0E86A6EBCCC34DFD035*F83B096

如果我删除后一个句点，但保留其他所有内容，则会生成哈希值：

E2E2E4FFD582E20474F0310C2132EAE5F2D766C6A253C1BAF57861095B30FA

这非常类似于混沌系统中的两个“邻近”起点非常迅速地导致两个完全不同的未来轨迹。哈希函数的这种“混乱不规则性”会产生*碰撞性。它的输出几乎随机（理论上并不随机），因此不太可能发生碰撞。我们还能压缩数据，因为它可以将「无穷大」映射到有限空间。

这一特性在汇款时尤其重要。钱包的公钥是使用加密哈希函数从私钥生成的。谁都不希望其他人能够通过逆向工程获取公钥来计算你的私钥（因为你的钱可能被偷）。

如果没有人能找到碰撞的情况，则可以认为哈希函数是*碰撞的。从理论上讲，我们知道碰撞的存在是因为输入的数量是无限的，但输出的数量是有限的——只有有限种方法可以排列64个字符。

但在实践中，加密哈希函数SHA 256是*碰撞的，因为没有人发现过碰撞，并且它发生的几率是天文数字。如果人类制造的每台计算机自宇宙开始以来一直试图发现碰撞，那么它发生的可能性低于地球在接下来的两秒钟内被巨大的流星摧毁的可能性。

所以，碰撞是可能发生的，但我们首先还有很多其他更重要的问题要解决

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