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区块链算法简介(一)

 
日期:2018-02-28 09:39   点击数:661   来源:区块链世界观   共有条评论
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币圈里面,币种何止成千上万?而这些币种背后,又是多种算法的支持。


对于2017年入场的新人而言,token的含义可能只是以太坊的erc20标准的代币。


其实,erc20代币只是以太坊区块链所产生的股权代币,而在以太坊之前,在2012~2013年之间,还有许多形形色色的区块链,当然那时还不叫区块链,而是单纯的称之为“币”。有些币经过了历史的沉淀,一直到今天都颇具价值,而这些币种的算法,也是值得琢磨琢磨,今天就来随便聊聊。


首先一步来划分阵营,老币也要分成两拨,一波是POW派(proof of power),一派是POS(proof of stake)。

下面主要先进行部分POW阵营的部分算法介绍。

首先登场的是SHA256算法的币种,SHA256算法其实不用多说,因为比特币就是使用SHA256的算法该算法属于SHA-2系列,在中本聪发明比特币时(2008)被公认为最安全最先进的算法之一。除了生成地址中有一个环节使用了REPID-160算法,比特币系统中但凡有需要做Hash运算的地方都是用SHA256。随着比特币被更多人了解,大家开始好奇中本聪为何选择了SHA256,同时对SHA256的安全性发表各种意见,然而SHA256妥妥经受了质疑,到目前为止,没有公开的证据表明SHA256有漏洞,SHA256依然牢牢抗住保卫比特币安全的大旗。


除比特币以外的使用SHA256算法的币种,面临着一个问题,那就是51%攻击。所以当年很多搞这个算法的老币种,基本上都没落什么好下场……不过此一时彼一时,像BCH这种硬分叉币,因为有大矿工支持,敢于和BTC公开叫板,当BCH价格高的时候甚至还公然和BTC抢矿工。但是如果没有BCH那样大的势力,开发币种时SHA256算法并不是个好选择。

其次登场的是登场的是Scrypt算法的币种,这种算法下面的币种还真多,当年足足冒出来一千多种,老大当然是莱特币,剩下还有为人所熟知的狗狗币,当年还爆发过著名的莱狗大战争夺算力(不过狗狗币好像最近要修改算法和以太坊联合?有待进一步考证)。与SHA256算法相比,SCRYPT占用的内存更多,计算时间更长,并行计算异常困难,对硬件要求很高。很显然,SCRYPT算法在初期具有更强的抵御矿机的特性,莱特币和狗狗币还有一些Scrypt的币种也在那个年代获得成功。


但是很快,针对Scrypt的矿机也被研发出来,算力开始飙升,那些币种是越来越难挖了,而且还出现了机枪池(哪个币的收益高就挖哪个,像机枪扫射一样随时切换),导致Scrypt的币种成片成片死亡,最终活到今天的币种,都是久经考验。就连莱特币都曾经跌到过5块钱人民币,可想而知当年的竞争究竟有多残忍。

然而接下来的有人专门针对Scrypt做了算法改进,为了增加抵抗矿机的难度,技术人员不满足于使用单一Hash函数,2013年7月,夸克币(Quark)发布,首创使用多轮Hash算法,看似高大上,其实很简单,就是对输入数据运算了9次hash函数,前一轮运算结果作为后一轮运算的输入。这9轮Hash共使用6种加密算法,分别为BLAKE, BMW, GROESTL, JH, KECCAK和SKEIN,这些都是公认的安全Hash算法,并且早已存在现成的实现代码。


这种多轮Hash一出现就给人造成直观上很安全很强大的感觉,追捧者无数。现今价格依然坚挺的达世币(DASH,前身是暗黑币,Darkcoin,)接过下一棒,率先使用11种加密算法(BLAKE, BMW, GROESTL, JH, KECCAK, SKEIN, LUFFA, CUBEHASH, SHAVITE, SIMD, ECHO),美其名曰X11,紧接着X13,X15这一系列就有人开发出来了。


S系列算法实际是一种串联思路,只要其中一种算法被破解,整个算法就被破解了,好比一根链条,环环相扣,只要其中一环断裂,整个链条就一分为二。虽然号称可以抵抗矿机,但是仍然架不住硬件工程师坚持不懈的攻关,针对X11算法的矿机也被搞出来。

有了串联算法,自然就有并联算法。并联算法是怎么一回事呢?并联算法完全不同于S系列算法,算是一种彻底的创新,在开始运算时,先对输入数据首先运行一次HEFTY1(一种Hash算法)运算,得到结果d1,以d1为输入,依次进行SHA256、KECCAK512、GROESTL512、BLAKE512运算,分别获得输出d2,d3,d4和d5,再分别提取d2-d5前64位,混淆后形成最终的256位Hash结果,作为区块ID。


这样综合而成的算法,实际上是从以上每种算法提取64位,经过融合,实际上是将四种算法并联在一起,其中一种算法被破解只会危及其中64位,四中算法同时被破解才会危及货币系统的安全性。


这种算法当然是非常之安全,然而因为这种算法太过复杂,实际上没有多少币种使用。


鉴于篇幅限制,今天先写到这里,下一篇算法溯源,将会聊到“有实际应用”的POW算法是什么,以及以太坊的ETHASH算法,还有就是零知识认证的EQUIHASH算法。

 
 
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