区块链技术与应用教学提纲.pdfVIP

区块链技术与应用

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北京大学肖臻老师《区块链技术与应用》公开课

第一节：绪论

第二节：密码学原理

crypto-currency

一、cryptographichashfunction

性质;1collisionresistance(hash碰撞)指H(x)=H(y)，而x≠y对于哈希函数，哈

希碰撞是常见的，但是要人为的制造哈希碰撞几乎是不可能的

例子：H(m)，m为message，如果m被人篡改，那么H(m)会发生改变。

ps:哈希弱碰撞目前是无法被数学证明的，但与此同时，我们还没有很好的办法

人为制造哈希碰撞。

可是对于不同类型的哈希函数其安全性随着计算机科学和数学方法的进步，也

是有可能被破解的，例如MD5

性质2hiding指哈希函数的计算不可逆，对于给定x可以计算H(x)，可是我们

几乎不可能从H(x)反推出x.

digitalcommitment/digitalequivalmentofasealedenvelope由于预测本身可能会影

响结果，需要一种方法在预测结果不能提前公开的情况下，保证预测结果的真

实性。

将预测x的哈希值公开，待到结果出现时再公开预测以检验预测与实际是否相

符。

在实际操作中，也有将x和随机数一起做HASH以保证取值的分布足够离散。

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比特币中的哈希函数所需性质：

性质3puzzlefriendly指除了遍历以外，没有任何办法可以做出哈希碰撞，这样

才可以作为挖矿证明，然而想验证一个人的挖矿证明却是非常快捷的，因为只

需要计算一次哈希函数值就可以了。

比特币中所使用的哈希函数为：SHA256——SecureHashAlgorithm

二、数字签证

1.publickeyprivatekey

asymmetricencryptionalgorithm非对称加密算法

由于区块链系统是完全公开的，所以并不需要公私钥对进行必威体育官网网址通信，而是进

行数字签名，以验证自己的身份，即私钥加密，公钥解密

对于256位的公私钥对，很难有两个账户拥有完全相同的公私钥对，所以很难

通过产生公私钥对再比对的方法来冒名他人。

第三节数据结构

一、hashpointers

区块链(blockchain)是最基本的数据结构，他和普通的链表的区别在于，使用

hashpointers取代了普通的指针

genesisblock:创世纪块，指第一个区块

mostrecentblock指最后一个产生的区块

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在区块链中，每一个block都含有一个Hashpointer指向前一个块，而最后一个

块的指针就保存在系统中！

Hashpointer的值是前一个块的所有数据的hash函数的取值！

所以无论区块链中的哪一个块发生了改变，都会导致之后所有的Hash全部改

变，因此只需要检验最后一个Hash，即系统中的Hash来检验区块链中数据是

否被修改。在实际操作过程当中，也不需要将整条区块链完整的保存下来，而

只需要将最后的若干长度的区块链缓存下来，实时更新，进行验证。

二、Merkletree

Merkletree是另外一种给基本的数据类型，他与普通的树的区别在于，使用

Hashpointers取代了普通的指针

Merkletree的指针从叶节点指向根节点，将左(右)节点的Hash值保存在当前节

点的左(右)Hash指针，最后将根节点的Hash值保存在系统中！

对于Merkletree而言，其最原本的数据是保存在整棵树的叶节点上的，而根茎

部分都是保存了上一级的哈希值。

Merkleproof:全节点保存了交易的全部信息，而轻节点只保存blockheader，为

了向轻节点证明一个新的交易已经被写入Merkletree了！那么需要在树中找到

这个交易叶子，并且从叶子出发回到根节点，在这个过程中，轻节点所在的本

地主机需要不断计算出当前节点的Hash值，如果沿途的Hash值正确，那么交

易正常√。这样一条路径就是Merkleproof

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