比特币的共识协议

Posted 2020-12-08 faded828x

Question:央行如何发行数字货币？central bank

方案一：asymmetric encryption algorithm

数字货币是一份份文件，可以不断复制造成double spending attack,即双花攻击。

方案二：有一张list，记录每一张货币的主人，在每次交易前查询list验证货币支付人的身份，是高度中心化的存储方式。

由于中心化需要高成本的维护费用以及安全风险，演化出区块链等去中心化的货币交易模式，验证支付合法性的职责由央行转为大众个人承担。

 

数字货币发行过程的两个问题：

1，谁有权利发行货币，即货币来源。

2，怎样验证交易的合法性，即货币来源合法，防止双花攻击。

 

一，验证过程

在一次比特币交易过程中，支付人需要知道收款人的地址，以便顺利转账。转账后支付人用私钥对交易信息进行签名然后发布交易信息和公钥，而收款人和public收到支付人的公钥和发布的交易信息，用来验证交易合法性。以便将交易信息写到合法区块链中，最终该交易成立。

在每个区块链中保存的交易，第一个tx往往是铸币交易，Create coin tx。

 

 

 tx之间有pointer连接，并且每次交易的output指向其来源input，需验证其来源。

 

如果恶意节点B伪造交易A->B，用B‘私钥签名，发布tx和B‘公钥，窃取账户？

在input（A币来源）中包含A公钥哈希，验证两个哈希值。

 

如何将交易信息写进区块链？

新建一个block，存放合法tx。账本中的内容要取得分布式公识。 distributed consensus

公识协议：proof of work

（记账资格）不可行方案：投票。

sybil attack女巫攻击：指利用社交网络中的烧熟节点控制多个虚假身份，从而利用这些身份控制影响网络的大量正常节点的攻击方式。

专门用计算机一直恶意产生账号，获取资格。

 

可行方案：proof of work

全网执行共识算法，即对哈希计算进行暴力求解-->率先计算出nonce的矿工获得记账权，发布新区块-->矿工对外广播新区块，其他节点验证区块及区块上的交易合法性，验证通过则添加至区块主链。

 

 

 

如果两区块同时加入链，维持一段时间，节点优先选择计算长链。

在验证交易合法性的过程中，仅仅查阅主链上的交易，因此不再交易上的orphan block不会被其他节点承认，一旦不承认就认为其不存在，自动被丢弃。

 

二，挖矿  mining-->block reward

铸币交易coinbase tx是产生新币的唯一途径，由代码自动生成。且代码规定最初的出块奖励为50BTC,每添加21万个区块，出块奖励会减半，例如肖臻老师讲课时的出块奖励是12.5BTC，而现在的出块奖励是6.25BTC，块数为633475，金额为$9649.44/BTC。

2018年5月15日，比特黄金Bitcoin Gold遭遇51%攻击。攻击者先将价值1000万的BTG转给交易所，tx被记录在区块链上，并秘密计算另一条链B。待A上的交易确认后，攻击者从交易所体现，因其算力大于全网51%，所以计算的新链最后会成为最长链，原先转给交易所的转账记录会成为orphan block上的tx，自动人为无效，将原先支付的比特黄金回滚。