算法|揭秘区块链之哈希算法(挖矿)
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之前 ， 为大家综合介绍了区块链和比特币 ， 接下来 ， 我将为大家逐一介绍区块链技术中包含的各类技术要点 。
1.什么是哈希算法
哈希算法是区块链中用的最多的一种算法 ， 它被广泛的使用在构建区块和确认交易的完整性上 。 它是一类数学函数算法 ， 又被称为散列算法 ， 需具备三个基本特性：其输入可为任意大小的字符串、它产生固定大小的输出、能在合理的时间内就能算出输出值 。
哈希算法有很多 ， 区块链主要使用的哈希算法是 SHA-256 算法:将任意数据串作为输入值代入公式 ， 可以得到一个独一无二的 64 位输出值 ， 但是用输出值无法倒推出输入值 。
对于同一个哈希算法来说 ， 相同的输入必定会得到相同的输出 ， 不同的输入必定会得到不同的输出 。 区块链就是利用哈希函数为区块生成签名的 ， 将区块中的数据作为输入 ， 得到的输出就是区块的签名 。
2.如何找到合格的签名
在区块链中通过运算找到合格的签名 ， 就我们常说的挖矿 。
区块链协议会预先确定一些要求 ， 比如 ， 在比特币区块链上 ， 只有以连续的零开头的数字签名相对应的区块才能上链 。 例如 ， 只有在数字签名以不少于 连续 10 个零 开头的情况下 ， 对应的区块才能上链 。
每个数据串对应的哈希值都是唯一 的 ， 为了获得符合条件的区块签名 ， 需要反复改变输入的数据串 ， 直到能生成以连续 10 个零开头的签名为止 。 但由于交易数据和元数据（区块编号、时间戳等等）需要保持原样 ， 想把区块添加到链上 ， 人们就需要不断在区块里面添加“一段特定长度的、全随机的数字” ， 直到找到一个合格的签名 ， 然后确定下这段数据的具体值 。
这种通过反复对区块数据进行哈希运算、寻找合格签名的过程就叫做 挖矿 。 矿工投入大量电力 ， 转化成算力 。 矿工手中掌握的算力越多 ， 哈希运算的速度就越快 ， 抢先找到合格签名的可能性就越高 。 这是一种反复试错的过程 。
3.恶意篡改了怎么办
【算法|揭秘区块链之哈希算法(挖矿)】通过以上简介 ， 我们就能发现：一个矿工恶意篡改了某个区块内的交易 ， 会导致它的签名改变 ， 与后续区块记录的对不上 ， 从而与后面的区块断开链接 。 如果他想让网络中的其他参与者都接受被篡改过的交易 ， 那么这个矿工需要重新计算所有区块的签名 ， 保证所有区块都链接在一起 ， 包括不断被添加到链上的新区块 。 这是一个不可能完成的任务 ， 除非这个矿工拥有的算力超过全网其他人的总算力 ， 否则他永远赶超不了其他矿工 。
换个说法 ， 这就是比特币区块链共识机制中的“最长链原则”：所有矿工都在自己看到的最长区块链上挖矿 ， 算力就会随时间自然汇聚到一条主链上 ， 而恶意矿工只有制造出一条比当前主链更长的链 ， 才能成功改变大家共同认可的交易记录 。
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