哈希函数
哈希函数:Hash(原始信息入参) = 摘要信息(回参)
哈希函数特点:
- 同样的原始信息用同一个哈希函数总能得到相同的摘要信息
- 原始信息任何微小的变化都会哈希出面目全非的摘要信息
- 从摘要信息无法逆向推算出原始信息
Hash(借给李四100万,利息1%,1年后还本息 …..) = AC4635D34DEF
账本上记录了AC4635D34DEF这样一条记录。
希函数有4个作用:
* 简化信息
哈希后的信息变短了。
* 标识信息
可以使用AC4635D34DEF来标识原始信息,摘要信息也称为原始
信息的id。
* 隐匿信息
账本是AC4635D34DEF这样一条记录,原始信息被隐匿。
验证信息 假如李四在还款时欺骗说,张三只借给李四10万,双方可以用 AC4635D34DEF来验证原始信息
假设有一个账页序号为0的账页交易记录如下:
账号 | 入账 | 出账 | 余额 | 备注说明 |
---|---|---|---|---|
王二 | 100 | 190 | 收到xxx货款 | |
张三 | 100 | 30 | xxxx | |
李四 | 120 | 90 | 170 | xxxx |
记账时间为:2018-04-1 10:22:02
区块链在记账是会把账页信息(包含序号、记账时间、交易记录)作为原始信息进行Hash, 得到一个Hash值,如:787635ACD, 用函数表示为:
账页信息和Hash值组合在一起就构成了第一个区块。
比特币系统里约10分钟记一次账,即每个区块生成时间大概间隔10分钟
在记第2个账页的时候,会把上一个块的Hash值和当前的账页信息一起作为原始信息进行Hash,即:
这样第2个区块不仅包含了本账页信息,还间接的包含了第一个区块的信息。依次按照此方法继续记账,则最新的区块总是间接包含了所有之前的账页信息。
所有这些区块组合起来就形成了区块链,这样的区块链就构成了一个便于验证(只要验证最后一个区块的Hash值就相当于验证了整个账本),不可更改(任何一个交易信息的更改,会让所有之后的区块的Hash值发生变化,这样在验证时就无法通过)的总账本。
工作量
从区块链记账原理我们了解到,每次记账的时候回把上一个块的Hash值和当前的账页信息一起作为原始信息进行Hash。
如果仅仅是这样,显然每个人都可以很轻松的完成记账。
为了保证10分钟左右只有一个人可以记账,就必须要提高记账的难度,使得Hash的结果必须以若干个0开头。同是为了满足这个条件,在进行Hash时引入一个随机数变量。
# Hash(上一个Hash值,交易记录集) = 456635BCD
Hash(上一个Hash值,交易记录集,随机数) = 0000aFD635BCD
我们知道改变Hash的原始信息的任何一部分,Hash值也会随之不断的变化,因此在运算Hash时,不断的改变随机数的值,总可以找的一个随机数使的Hash的结果以若干个0开头,率先找到随机数的节点就获得此次记账的唯一记账权。
public boolean validProof(long last_proof, long proof) {
String guess = last_proof + "" + proof;
String guess_hash = new Encrypt().getSHA256(guess);
return guess_hash.startsWith("0000");
}
计算量分析
Hash值是由数字和大小写字母构成的字符串,每一位有62种可能性(可能为26个大写字母、26个小写字母,10个数字中任一个),假设任何一个字符出现的概率是均等的,那么第一位为0的概率是1/62(其他位出现什么字符先不管),理论上需要尝试62次Hash运算才会出现一次第一位为0的情况,如果前两2位为0,就得尝试62的平方次Hash运算,以n个0开头就需要尝试62的n次方次运算。
后面就是头大的加密算法了!~