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區(qū)塊鏈概念 That You Must Know 第四期（2）

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摘要：下圖給出一個簡單的列表圖什么是哈希和哈希值為理解挖礦的代碼機(jī)制，首先解決幾個概念。第一個就是哈希。哈希值為十六進(jìn)制表示的數(shù)，且長度固定。也正是哈希值的這些特點(diǎn)，賦予了其加密信息時更高的安全性。

第四期 挖礦的相關(guān)算法（2） 
卡酷少
Wechat:13260325501

看過（1）篇，相信你一定對挖礦的機(jī)制有了一點(diǎn)了解。那么本篇，我們來一起看一下挖礦中涉及的算法。

在本篇文章中，如果在前半篇你遇到了不理解的詞匯，也許在文章的后半段就會給出答案。另外本篇主要是零散知識點(diǎn)的介紹，邏輯上不會有那么強(qiáng)。最后關(guān)于不理解的部分歡迎大家在文章下面留言，我會及時給出答復(fù)。

區(qū)塊鏈的區(qū)塊到底是什么？

挖礦是為了生成一個區(qū)塊，那么區(qū)塊到底是什么？區(qū)塊的作用又是什么？一個區(qū)塊又包含了哪些信息呢？

簡單理解的話，一個區(qū)塊可以理解為一個結(jié)構(gòu)體。我們知道結(jié)構(gòu)體可以存儲不同類型的信息，這些信息可以是字符串，可以是數(shù)字，也可以是日期。那一個區(qū)塊里包含了哪些信息呢？這里我們給出一張圖來，先來了解一下區(qū)塊信息有哪幾大類。

圖1

如圖一個區(qū)塊中信息按類別劃分，主要分為的這四大類，這點(diǎn)大家做為了解即可。其中區(qū)塊頭包含了如下信息，這些信息也是真正有作用于生成區(qū)塊的信息，我們來列舉其中的重要項(xiàng)：

index（記錄當(dāng)前是第幾個區(qū)塊）

current hash（當(dāng)前哈希值）

previous hash（承接的上一區(qū)塊的哈希值，可保證區(qū)塊按時間串聯(lián)）

timestamp（時間戳，記錄該區(qū)塊的生成時間）

data（交易詳情，詳細(xì)記錄了每筆交易的轉(zhuǎn)出方和收入方，金額及數(shù)字簽名）

nounce（隨機(jī)數(shù)，即全網(wǎng)礦工一起pk計算的的，能滿足哈希難度要求的答案）

其中希望大家先對nounce值有個印象。這個nounce值不僅與挖礦有關(guān)，也在之后的代碼實(shí)現(xiàn)中有非常重要的身份。

下圖給出一個簡單的列表：

圖2

什么是哈希和哈希值？

為理解挖礦的代碼機(jī)制，首先解決幾個概念。第一個就是“哈?！?。

在上一篇挖礦中我們提到了算力。也說到算力就是一臺礦機(jī)每秒鐘能做多少次哈希碰撞。那么，什么是哈希，什么又是哈希碰撞呢？

簡單理解的話，哈希就是一個函數(shù)。哈希碰撞的本質(zhì)，就是cpu在隨機(jī)窮舉數(shù)值的過程中，不斷尋找能夠生成匹配現(xiàn)階段比特幣“難度”條件的數(shù)值。一旦找到這個數(shù)值，那么就產(chǎn)生了一次成功的哈希碰撞。

現(xiàn)在你一定很好奇哈希是一個什么樣的值呢？我們通過hash算法 ==SHA256== 來測試一下。這里提供一個網(wǎng)址，感興趣的同學(xué)可以跟我一起做一些測試。

link

hello

helloworld

hello world

hello，world

測試之后，我們可以發(fā)現(xiàn)，哈希函數(shù)有一些非常獨(dú)特的特征：

任意內(nèi)容都可以生成哈希值。

哈希值為十六進(jìn)制表示的數(shù)，且長度固定。

不同的內(nèi)容生成不同的哈希值。哪怕非常相似的內(nèi)容生成的值也完全不同，且無規(guī)律可循。

相同的內(nèi)容每次都會輸出相同的哈希值。

通過對比"hello"，"helloworld"，“hello world”和“hello，world”的輸出結(jié)果，可以驗(yàn)證驗(yàn)證我們對于哈希算法的總結(jié)。感興趣的同學(xué)可以再驗(yàn)證別的數(shù)值，你會發(fā)現(xiàn)，無論多么微小的差別，都會導(dǎo)致哈希值完全無跡可尋的改變。

也正是哈希值的這些特點(diǎn)，賦予了其加密信息時更高的安全性。比如“公鑰”“私鑰”，以后我們會做出介紹。

有關(guān)挖礦的“難度”

最后一個概念就是挖礦的難度。這里的難度，由淺及深，我們先舉個例子來理解它的原理。

如圖所示，比如我們將一個5位數(shù)進(jìn)行排列組合，分個十百千萬位。假如第一個排列組合，我指定萬位和千位都是5，其他位數(shù)不限；第二個排列組合，我只指定萬位為5，那么得到誰的幾率大，得到誰的幾率小呢？

——答案是第一個概率小，第二個概率大。因?yàn)楸幌薅ǖ膫€數(shù)越多，其他可選的可能性也就越少了。

同理，挖礦就是去匹配已經(jīng)被指定了位數(shù)的哈希值。而挖礦的“難度”，就是由被指定位數(shù)的多少來決定的。這和被指定的是十六進(jìn)制下的哪個數(shù)無關(guān)。

如上圖框內(nèi)所示，當(dāng)哈希值難度設(shè)定了前四位為“0”的時候，只有當(dāng)匹配上前四位為“0”的時候，才產(chǎn)生了一次成功的哈希碰撞。如果設(shè)定的“0”的個數(shù)越多，那么哈希成功的難度也越大，挖礦的難度也就越大。

在比特幣最開始的時候，難度是很小的，只有第一位為“0”及碰撞成功。那是的挖礦是非常簡單的。而現(xiàn)在隨著全網(wǎng)算力的增加，挖礦的難度也大大，現(xiàn)在的哈希難度已經(jīng)是十幾個“0”了。哈希的難度的設(shè)定也不是人為操作的，區(qū)塊鏈系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前全網(wǎng)的算力做出調(diào)整，將難度保持在能夠每10分鐘生成一個區(qū)塊的程度。

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