比特币核心技术解析-优快云博客

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BTC-密码学原理

hash function

BTC中的hash function是SHA-256
cryptographic hash function 特性：

collision resistance
并不是不允许发生碰撞，而是制造这样的碰撞的难度非常高，只能用暴力求解(brute-force)的方式。但是没有办法去证明一个函数是collision resistance的。
用处：用来检测一个message的digest，没有办法篡改内容而不被检测出来
hiding
x -> H(x)，知道了hash值，但是没法反推出来x。并且输入空间要足够大并且输入比较均匀。如果输入空间没有足够大，那么就在输入之后拼接nonce。

前两个性质叠加在一起可以实现digital commitment，digital equipment o f sealed envelope，将预测结果取hash，hash值可以公开，因为无法得到输入x，之后还可以验证结果是否准确

puzzle friendly
找nonce, nonce和block header的其他信息结合起来作为输入，使其小于target。

签名

去中心化的开账户：创建公钥私钥对，非对称的加密体系，加密用的是收方的公钥，解密用的是收方的私钥。
签名用的是自己的私钥，别人验证签名用的是公钥

BTC-数据结构

hash pointers

哈希指针和普通指针的区别：普通的指针存储的是一个结构体的位置，哈希指针不仅存储位置，还存储这个结构体的哈希值。这样做的好处：不仅可以找到位置，还可以检测该结构体有没有被篡改。
区块链：用哈希指针将结构体连接起来的链表。只要存储最后一个区块的哈希值，就可以检测整条链上的区块有没有被篡改
区块链中的箭头：代表的是该区块的哈希值依赖指针指向的区块

Merkle tree

区块链中的每个区块包含的交易组成了Merkle tree的形式

Block header中存储的就是Merkle root hash，可以检测整棵树有没有地方被修改。block body中有交易的列表。
Merkle tree的用处是提供Merkle proof.

Merkle proof

比特币中的节点包括全节点和轻节点，全节点包括block header和block body，里面有交易的所有内容，轻节点里面只有block header。所以如果向轻节点证明一个交易上链了，就用Merkle proof。轻节点向全节点请求证明一个交易tx，那么全节点会发给轻节点红色的哈希值，轻节点再在本地计算绿色的哈希值，最后计算出来根哈希值和轻节点block header中的哈希值进行比较。