巨鲸数字-区块链技术-区块​链中哈希算法的快问快答

哈希算法（Hash Algorithms）也称为散列算法、杂凑算法或数字指纹，是可以将任意长度的消息压缩为一个固定长度的消息的算法区块链。

哈希算法是区块链技术体系的重要组成部分，也是现代密码学领域的重要分支，在身份认证、数字签名等诸多领域有着广泛的应用区块链。

深刻理解哈希算法原理，对于区块链系统的设计与实现有着至关重要的作用区块链。

Q1：交易数据进行hash打包需要消耗计算机资源区块链，各节点为什么还要参与记账？

在比特币系统里，抢到记账权的节点获得发布新区块的权力，同时获得系统提供的比特币奖励，这个奖励其实也就是比特币的发行过程区块链。

Q2：hash算法的运行机制区块链？

Hash算法的特点：在给定算法的情况下，从明文很容易算出hash值，反之几乎不可能从hash算出明文区块链。

计算机生成一个随机变量（明文）计算出一个hash值，通过不断生成随机变量，获得不同的hash，不停地尝试直到产生的hash值满足“以n个0开头”的条件区块链。

现在的电脑要得到一个四个0开头的hash值，通常需要一两分钟的时间，由于现在参与挖矿的计算机非常多，算力很大，所以现在的挖矿难度，是以18个0开头，率先满足这个条件的节点，就可以表明该节点为网络提供了巨大的算力，获得唯一的记账权区块链。

Q3：节点如何获得记账权区块链？

当前主流的是两种方案PoW（Prove of Work）和PoS（Prove of Stake）区块链。

1. PoW：工作量证明（比特币使用的机制）

大家进行算力竞赛，设置一个计算hash的难题，谁先算出来谁赢，算力高的节点赢的概率更高，以这样的方式保证胜出者是随机的，且获胜节点确实提供了大量算力区块链。投入的算力能够体现在哈希值上，恶意节点只能通过提升自己的算力来增加攻击成功的概率。

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PoW机制通过增加攻击成本来减少恶意攻击区块链。

2. PoS：股权证明机制

选举，大家不用浪费电力去进行算力竞赛，根据用户持有货币的多少和时间（币龄），以发放利息的方案来“选举”产生记账节点区块链。

恶意节点只能通过增加自己的份额，增加自己被选中的概率，从而增加双花攻击的成功概率区块链。要实现攻击，先得成为持币大户，如果攻击成功币价大跌，攻击者也会承受最大的损失，从机制层面绑定攻击者的利益，降低系统受攻击风险。

Q4：什么是“挖矿”区块链？

在比特币区块链中，所有参与节点输出算力遍历hash值的过程，通常被称为“挖矿”区块链。（输出算力越大，获得比特币奖励的概率越大）各参与节点在遍历hash的过程中也在不断地验证其他节点的交易信息，为区块链网络的运行贡献算力。

Q5：分叉问题如何解决区块链？

分叉问题：同一时间段内全网不止一个节点能计算出满足要求的hash，即会有多个节点在网络中广播它们各自打包好的临时区块（都是合法的）区块链。

若收到多个针对同一前续区块的临时区块，则该节点会在本地区块链上建立分支，多个临时区块对应多个分支区块链。该僵局的打破要等到下一个hash被发现，而其中的一条链条被证实为是较长的一条，那么在另一条分支链上工作的节点将转换阵营，开始在较长的链条上工作，其他分支将会被网络彻底抛弃。

Q6：双花问题如何解决区块链？

双花问题：即二重支付，指攻击者几乎同时将同一笔钱用作不同交易区块链。

解决方案：每当节点在把新收到的交易单加入区块之前，会顺着交易的发起方的公钥向前遍历检查，直到该币的最初诞生点（即产生它的那块区块源）区块链。由于每笔交易单被加入区块时必定按时间呈现一定的顺序。区块之间以Hash值作为时间戳，这决定了任意一笔交易资金来源都可以被确定的回溯