比特币算法程序有哪些类型比特币算法程序有哪些类型的

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区块链项目的分类和应用有哪些比特币算法原理高中生如何理解比特币加密算法合法的数字货币有哪些区块链项目的分类和应用有哪些从目前主流的区块链项目来看,区块链项目主要为四类:第一类:币类;第二类:平台类;第三类:应用类;第四类:资产代币化。

币类主要充当区块链资产领域的“交换媒介”,交换媒介指一般等价物,比如以前的黄金、银票等。(交易区块链资产上“币汇交易所”)

平台类项目是指建立技术平台,用于满足各种区块链应用开发,可以降低在区块链上开发应用的门槛。

应用类项目范围比较广泛,涵盖金融、社交、游戏、产权保护等诸多领域,也是目前区块链资产增长最快的领域。

资产代币化项目是指是实物资产的区块链映射,也就是实物资产上链,目前不超过10个品种。

01币类

第一类是币类项目,也是最早的区块链项目。币类项目主要包括比特币和莱特币等项目。此外,还有一类资产具有匿名的特点,主要功能包括实现支付的同时可以保护支付双方的隐私,比较知名的有达世币(Dash)、门罗币(Monero)及采用零知识证明的大零币(Zcash)等。币类主要充当区块链资产领域的“交换媒介”,交换媒介就是你用来换取商品的一般等价物,比如以前黄金、白银、银票可以作为交换媒介。目前全球的数字资产种类超过2100个品种,币类区块链项目数量近期增长较快,截止2018年6月市值最大的依旧是比特币。

02平台类

第二类是平台类区块链项目,平台类区块链项目主要功能为建立技术平台,满足各种区块链应用开发所需的技术要求;简单的说,平台类应用让开发者可以在区块链上直接发行数字资产,编写智能合约等。智能合约就是在区块链数据库上运行的计算机程序,可以满足其源代码设定条件下自动执行。

举个例子,你在区块链上开发一个基于房屋租金协议的智能合约,当业主收到租金时就会触发自动执行,并将公寓的安全密钥给到租户。

平台类区块链项目的主要功能是建立底层的技术平台,让开发者在底层技术平台上做应用开发,相当一部分平台尚处于开发状态当中,截止到2018年6月份,市值最大的是以太坊。

03应用类

第三类是应用类区块链项目,应用类项目就是基于区块链开发平台(例如以太坊)开发的能够解决实体经济各个领域诸多问题的区块链项目。

例如基于区块链的预测平台Augur,基于区块链的算力交易平台Golem,基于区块链的奢侈品溯源平台VeChain,基于区块链提供资产兑换及转移服务的OmiseGo。利用区块链技术,这些项目可以更好地解决信任问题、跨国界流通等问题,同时,利用区块链上的智能合约和代币,可以更好地实现自动执行,大大提高社会经济活动的效率。应用类区块链项目范围比较广泛,涵盖金融、社交、游戏、产权保护等诸多领域,也是目前区块链项目市值增值最快的领域。

04资产代币化

第四类是资产代币化区块链项目,资产代币化是指将区块链资产挂钩黄金和美元等实物资产,是实物资产的区块链映射,截至2018年2月不超过10个品种,比较典型的代表是对标美元的USDT,对标黄金的DigixDao,DigixDAO每个代币代表1克由伦敦金银市场协会认证的黄金。资产代币化具有方便交易,便于保管等优势。首先,资产代币化更方便交易。因为区块链资产可以拆分,具有更好地流动性。

举个例子,目前房产需要整体转让,如果房产可以代币化,便可以拆分购买,更方便交易。其次,实物资产代币化更利于保管。黄金等在实物交易中,很容易形成磨损、造成损失,但是实物资产代币化后并不需要进行实物转移,更利于实物资产的保管。

比特币算法原理比特币算法主要有两种,分别是椭圆曲线数字签名算法和SHA256哈希算法。

椭圆曲线数字签名算法主要运用在比特币公钥和私钥的生成过程中,该算法是构成比特币系统的基石。SHA-256哈希算法主要是运用在比特币的工作量证明机制中。

比特币产生的原理是经过复杂的运算法产生的特解,挖矿就是寻找特解的过程。不过比特币的总数量只有2100万个,而且随着比特币不断被挖掘,越往后产生比特币的难度会增加,可能获得比特币的成本要比比特币本身的价格高。

比特币的区块由区块头及该区块所包含的交易列表组成,区块头的大小为80字节,由4字节的版本号、32字节的上一个区块的散列值、32字节的MerkleRootHash、4字节的时间戳(当前时间)、4字节的当前难度值、4字节的随机数组成。拥有80字节固定长度的区块头,就是用于比特币工作量证明的输入字符串。不停的变更区块头中的随机数即nonce的数值,并对每次变更后的的区块头做双重SHA256运算,将结果值与当前网络的目标值做对比,如果小于目标值,则解题成功,工作量证明完成。

比特币的本质其实是一堆复杂算法所生成的一组方程组的特解(该解具有唯一性)。比特币是世界上第一种分布式的虚拟货币,其没有特定的发行中心,比特币的网络由所有用户构成,因为没有中心的存在能够保证了数据的安全性。

高中生如何理解比特币加密算法加密算法是数字货币的基石,比特币的公钥体系采用椭圆曲线算法来保证交易的安全性。这是因为要攻破椭圆曲线加密就要面对离散对数难题,目前为止还没有找到在多项式时间内解决的办法,在算法所用的空间足够大的情况下,被认为是安全的。本文不涉及高深的数学理论,希望高中生都能看懂。

密码学具有久远的历史,几乎人人都可以构造出加解密的方法,比如说简单地循环移位。古老或简单的方法需要保密加密算法和秘钥。但是从历史上长期的攻防斗争来看,基于加密方式的保密并不可靠,同时,长期以来,秘钥的传递也是一个很大的问题,往往面临秘钥泄漏或遭遇中间人攻击的风险。

上世纪70年代,密码学迎来了突破。RalphC.Merkle在1974年首先提出非对称加密的思想,两年以后,WhitfieldDiffie和WhitfieldDiffie两位学者以单向函数和单向暗门函数为基础提出了具体的思路。随后,大量的研究和算法涌现,其中最为著名的就是RSA算法和一系列的椭圆曲线算法。

无论哪一种算法,都是站在前人的肩膀之上,主要以素数为研究对象的数论的发展,群论和有限域理论为基础。内容加密的秘钥不再需要传递,而是通过运算产生,这样,即使在不安全的网络中进行通信也是安全的。密文的破解依赖于秘钥的破解,但秘钥的破解面临难题,对于RSA算法,这个难题是大数因式分解,对于椭圆曲线算法,这个难题是类离散对数求解。两者在目前都没有多项式时间内的解决办法,也就是说,当位数增多时,难度差不多时指数级上升的。

那么加解密如何在公私钥体系中进行的呢?一句话,通过在一个有限域内的运算进行,这是因为加解密都必须是精确的。一个有限域就是一个具有有限个元素的集合。加密就是在把其中一个元素映射到另一个元素,而解密就是再做一次映射。而有限域的构成与素数的性质有关。

前段时间,黎曼猜想(与素数定理关系密切)被热炒的时候,有一位区块链项目的技术总监说椭圆曲线算法与素数无关,不受黎曼猜想证明的影响,就完全是瞎说了。可见区块链项目内鱼龙混杂,确实需要好好洗洗。

比特币及多数区块链项目采用的公钥体系都是椭圆曲线算法,而非RSA。而介绍椭圆曲线算法之前,了解一下离散对数问题对其安全性的理解很有帮助。

先来看一下费马小定理:

原根定义:

设(a,p)=1(a与p互素),满足

的最下正整数l,叫作a模p的阶,模p阶为(最大值)p-1的整数a叫作模p的原根。

两个定理:

基于此,我们可以看到,{1,2,3,…p-1}就是一个有限域,而且定义运算gi(modp),落在这个有限域内,同时,当i取0~p-2的不同数时,运算结果不同。这和我们在高中学到的求幂基本上是一样的,只不过加了一层求模运算而已。

另一点需要说明的是,g的指数可以不限于0~p-2,其实可以是所有自然数,但是由于

所以,所有的函数值都是在有限域内,而且是连续循环的。

离散对数定义:

设g为模p的原根,(a,p)=1,

我们称i为a(对于模p的原根g)的指数,表示成:

这里ind就是index的前3个字母。

这个定义是不是和log的定义很像?其实这也就是我们高中学到的对数定义的扩展,只不过现在应用到一个有限域上。

但是,这与实数域上的对数计算不同,实数域是一个连续空间,其上的对数计算有公式和规律可循,但往往很难做到精确。我们的加密体系里需要精确,但是在一个有限域上的运算极为困难,当你知道幂值a和对数底g,求其离散对数值i非常困难。

当选择的素数P足够大时,求i在时间上和运算量上变得不可能。因此我们可以说i是不能被计算出来的,也就是说是安全的,不能被破解的。

比特币的椭圆曲线算法具体而言采用的是secp256k1算法。网上关于椭圆曲线算法的介绍很多,这里不做详细阐述,大家只要知道其实它是一个三次曲线(不是一个椭圆函数),定义如下:

那么这里有参数a,b;取值不同,椭圆曲线也就不同,当然x,y这里定义在实数域上,在密码体系里是行不通的,真正采用的时候,x,y要定义在一个有限域上,都是自然数,而且小于一个素数P。那么当这个椭圆曲线定义好后,它反应在坐标系中就是一些离散的点,一点也不像曲线。但是,在设定的有限域上,其各种运算是完备的。也就是说,能够通过加密运算找到对应的点,通过解密运算得到加密前的点。

同时,与前面讲到的离散对数问题一样,我们希望在这个椭圆曲线的离散点阵中找到一个有限的子群,其具有我们前面提到的遍历和循环性质。而我们的所有计算将使用这个子群。这样就建立好了我们需要的一个有限域。那么这里就需要子群的阶(一个素数n)和在子群中的基点G(一个坐标,它通过加法运算可以遍历n阶子群)。

根据上面的描述,我们知道椭圆曲线的定义包含一个五元祖(P,a,b,G,n,h);具体的定义和概念如下:

P:一个大素数,用来定义椭圆曲线的有限域(群)

a,b:椭圆曲线的参数,定义椭圆曲线函数

G:循环子群中的基点,运算的基础

n:循环子群的阶(另一个大素数,<P)

h:子群的相关因子,也即群的阶除以子群的阶的整数部分。

好了,是时候来看一下比特币的椭圆曲线算法是一个怎样的椭圆曲线了。简单地说,就是上述参数取以下值的椭圆曲线:

椭圆曲线定义了加法,其定义是两个点相连,交与图像的第三点的关于x轴的对称点为两个点的和。网上这部分内容已经有很多,这里不就其细节进行阐述。

但细心的同学可能有个疑问,离散对数问题的难题表现在求幂容易,但求其指数非常难,然而,椭圆曲线算法中,没有求幂,只有求乘积。这怎么体现的是离散对数问题呢?

其实,这是一个定义问题,最初椭圆曲线算法定义的时候把这种运算定义为求和,但是,你只要把这种运算定义为求积,整个体系也是没有问题的。而且如果定义为求积,你会发现所有的操作形式上和离散对数问题一致,在有限域的选择的原则上也是一致的。所以,本质上这还是一个离散对数问题。但又不完全是简单的离散对数问题,实际上比一般的离散对数问题要难,因为这里不是简单地求数的离散对数,而是在一个自定义的计算上求类似于离散对数的值。这也是为什么椭圆曲线算法采用比RSA所需要的(一般2048位)少得多的私钥位数(256位)就非常安全了。

合法的数字货币有哪些这个最热的当然是比特币了,除了比特币还有:\x0d\x0a1、Litecoin(莱特币)\x0d\x0a与比特币相近,莱特币也是以加密数字货币,最近价格急剧攀升。它是一种P2P的开源数字货币,算得上是比特币的一个分支。但是,莱特币虽然基于比特币协议,但是并不要求极高的计算能力,使用普通电脑也可进行挖掘。莱特币的算法,源于DrColinPercival为Tarsnap安全在线备份服务(供Linux及其他开源操作系统备份)设计的算法。\x0d\x0a2、Namecoin\x0d\x0aNamecoin同样以比特币为基础,算的上是另外一个开源分支。Namecoin是一种分布式DNS协议——通俗来讲,就是能够将人类可理解的网站名(如ifeng.com)化为机器可以理解的地址。作为自己的DNS,这种货币能够在正常互联网外运营,因此能够脱离ICANN的管制。\x0d\x0aNamecoin的货币价值及域名存储在用户的区块链(blockchain)记录中,将总数限定在了2100万。\x0d\x0a3、Peercoin\x0d\x0aPeercoin是比特币的一种p2p变体,能够提高开采效率、安全性,并提升了保障措施从而避免群体开采——现在,群体开采已经被认为是比特币的一种潜在缺陷。根据CoinMarketCap.com对新兴货币的统计,Peercoin目前在数字货币市值中排在第四位。\x0d\x0a4、Primecoin\x0d\x0aPrimecoin是类似比特币的加密货币,但却擦用了完全独立的挖掘算法。比特币采用了Hashcash算法,而Prime币则使用了长坎宁安链(longCunninghamchains)来打造货币的价值——这是以数学家AJC坎宁安命名的质数序列。\x0d\x0a比特币挖掘过程中,随着货币量的推移难度会急剧增加。但Prime却不同,每挖掘出一枚Primecoin币,开采难度就会略有增加,这一过程要平稳得多。\x0d\x0a5、Feathercoin\x0d\x0a\x0d\x0aFeathercoin依据Litecoin设计,2013年4月发布,可以比Litecoin更频繁地调整挖矿难度。Feathercoin会经常更新,加入新功能与改进,杜绝恶意的挖矿行为。\x0d\x0a\x0d\x0a6、Novacoin\x0d\x0a\x0d\x0a另一款P2P数字加密货币。Novacoin和其他大多数货币不同的地方是,在货币核心整合了保护机制,可以识别违规挖矿的行为。\x0d\x0a\x0d\x0aNovacoin总数限定为20亿,数量相当可观。如果需要,总数还可以向上调整。\x0d\x0a\x0d\x0a7、Infinitecoin\x0d\x0a\x0d\x0a2013年6月发布。Litecoin的副产品。根据挖掘情况和货币总数,无限币可以频繁地进行挖掘难度比率调整。\x0d\x0a\x0d\x0a8、Megacoin\x0d\x0a\x0d\x0a2013年第四季季度才发布,初期模仿了比特币。Megacoin的总数限定为4200万,可以像其他虚拟货币一样被挖掘出来。它的最大卖点是品牌公开,这点正是其他数字货币所缺乏的。\x0d\x0a\x0d\x0a9、Quarkcoin\x0d\x0a\x0d\x0a2013年发布,现在尚处于初期。Quarkcoin的安全部分,部署了9个独立回路的加密,采用了6种不同的算法。

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