《区块链漫画》读书笔记

之前在书店看到这本《区块链漫画》，读了一半基础的部分，主要讲解区块链的定义和生成，相对我这种电脑小白来说比较简单易懂。在这里摘抄了部分内容，以便将来回忆巩固。

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区块链：

1. 一个没有中心，能安全存储和传送信息，达成共识和完成交易的网络系统。

2. 是一个公开的数据列表，其中每一份记录被称作一个区块，通过哈希算法将每一个区块链接在一起。

3. 采用分布式网络。*网络结构分为中心式网络和分布式网络。

*拜占庭容错：分布式系统的网络通信不是完全可靠的，系统需要在某些节点或链接失效的情况下良好运行，这种对故障的耐受能力称作“拜占庭容错”。

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哈希算法（Hash）：一大类算法的统称。四个性质：等长性（输出的所有哈希值等长，大小为一两百个字节，存储空间小）、单向性（由数据算出哈希值容易，但反算不可能）、无序性（原始数据改变一个字节，哈希值也会变得面目全非）、一一对应性。

*哈希值的“碰撞”：因为哈希值短，数据值场，根据鸽笼原理，会出现两个甚至多个数据共用一个哈希值短情况。但“碰撞”只是理论上存在，现实中碰到的可能性接近零，哈希算法的“一一对应性”可以认为是成立的。

*区块的生成有时间顺序。在每一个新区块的数据结构中，有一个固定位置存在上一个区块的哈希值，而新区块整体也会求一个哈希值，存入下一个区块中。随着新区块的生成，旧区块就会被越“埋”越深，安全性就越来越高。

*加密方式：分为对称加密和非对称加密。

*对称加密：加密和解密要用同样的密钥。

*非对称加密：需要一对密钥（A和B），用A加密的密文只能用B来解密，用B加密的密文只能用A来解密。这一对密钥中，一个被用作“公钥”，一个被用作“私钥”，都是在同一个密钥生成器中生成。

*用于信息传输时，用公钥加密，用私钥解密。因此信息用公钥加密后，只有私钥拥有者可以解密。

*用于数字签名时，用私钥加密，用公钥解密。加密的不是信息原文，而是信息的哈希值，加密的结果叫做数字签名。

*数字签名的作用：一是防篡改（如果原文被篡改，哈希值也会变化，与数字签名的哈希值不一致则被发现），二是防冒充（篡改者假的数字签名不能用公钥解密，会被发现）。

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比特币是一个典型的区块链系统，没有实体形态，也没有银行或政府控制它的发行。

*比特币的区块可以分为头部和交易记录两部分。其中头部包含前一个区块的哈希值和本区块的Nonce值（一次性随机数值）；交易记录由三部分组成：收款者的公钥、收款者的公钥与前一条交易记录合并后的哈希值、付款者用自己的私钥对这个哈希值的数字签名。

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新区块链的生成过程：收集交易记录、寻找Nonce、广播、审核通过。

*网络中的各个节点收集新广播出来的交易记录，以及上一个区块的哈希值，组成一个候选区块，这是由每个节点单独进行的。但这时候Nonce值还是空缺的，于是每个节点开始为自己构建的区块寻找Nonce。Nonce是工作量证明的核心，因为它没有任何实际含义，可随意修改。

*区块链工作量证明的任务就是：不断改变Nonce值，直到碰巧遇到一个Nonce，让整个区块的哈希值具有特定格式，如由若干个0开头。根据哈希算法的无序性，Nonce值的变化会导致哈希值无规律变化，结果不可预测。而根据哈希算法的单向性，不可能通过目标哈希值推导出Nonce，唯一的办法就是不断尝试更多的值，暴力破解。

*一旦找到合格的Nonce，发现者就会把这个候选区块广播到全网，交由其他节点审核。其他节点在收到候选区块后会做两件事：1. 检查交易记录是否合法；2. 对候选区块求哈希值，看它是不是由足够的0开头。如果一切都合格，这个节点就会对候选区块表示支持，将该区块的哈希值放入下一代候选区块中。

*每个新区块生成的时候，会额外产生一定量的加密货币，奖励给找到新Nonce的用户。通过找Nonce赚钱的操作就被称为“挖矿”。

*比特币大约每10分钟产生一个新区块。系统会通过增加0的个数来提高难度。