比特币原理3
玩机教程
2020-03-20 11:30:06
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五、如何防伪、防篡改、防双重支付等问题
这部分是理解比特币很重要的部分。
5.1电子签名技术
身份认证技术在生活中很常见，可以是人脸识别、签字、指纹等，但是这些方法在数字货币领域并不安全，因为它们一旦数字化，都可以通过复制的方法伪造。所以比特币采用了电子签名的方法。
注册成为比特币用户时，系统会根据随机数生成一个私钥，私钥会生成一个公钥，公钥又会生成一个地址，其中私钥必须保密，可以保存到硬盘里或者记到脑子里，因为这个私钥是使用相应地址上的比特币的唯一标识，一旦丢失，所有的比特币将无法使用。下面介绍具体的转换过程，不感兴趣可以不看，只要知道随机数->私钥->公钥->钱包地址这个过程，其中私钥可以对一串字符进行加密，而公钥可以对其进行解密，这就是非对称加密，这类算法总体上的功能都是一样的，只是具体算法有区别，由于这些算法比较复杂，与SHA265算法一样不多做介绍，感兴趣可以深入了解具体算法，但是对于比特币系统，只要了解其功能即可。典型的算法是RSA，比特币采用椭圆曲线加密算法。
转换过程（选读，不影响理解）
1、首先使用随机数发生器生成一个私钥，它是一个256位的二进制数。私钥是不能公开的，相当于银行卡的密码。
2、私钥经过SECP256K1算法生成公钥，SECP256K1是一种椭圆曲线加密算法，功能和RSA算法类似，通过一个已知的私钥，生成一个公钥，但是通过公钥不能反推出私钥。
3、同SHA256算法一样，RIPEMD160也是一种HASH算法，由公钥可以得到公钥的哈希值，而通过哈希值无法推出公钥。
4、将一个字节的版本号连接到公钥哈希头部，然后对其进行两次SHA256运算，将结果的前4字节作为公钥哈希的校验值，连接在其尾部。
5、将上一步的结果使用BASE58进行编码，就得到了钱包地址（相当于银行账户）。比如A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa
所以，通过以上的过程我们可以总结出私钥、公钥、钱包之间的关系如下图。可以看到通过私钥可以推出所有的值，公钥哈希和钱包地址之间可以通过BASE58和BASE58解码算法相互转化。
了解了公钥、私钥、地址的概念后，防伪验证的过程就很容易理解，当A发起一笔交易后，对消息进行哈希，生成数字摘要，对数字摘要，通过私钥加密，生成一个密码。之后A会广播这个条交易消息、公钥以及密码。收到消息的人首先对交易信息进行哈希生成摘要1，再通过公钥对密码进行解密，生成摘要2，这样，如果两个摘要相同，说明这个消息确实是A发出的。所谓的签名，就是密文。
5.2余额检查
余额的概念应该说根深蒂固，余额是伴随着称之为借贷记账法而产生的，也是目前银行普遍采用的方法，将一个人的交易记录统计好后算出一个余额，但是在比特币中没有余额这个概念，因为其采用的是UXTO模型的记账方法。比如A->B10个比特币，B->C5个比特币，对于第二笔交易来说，B在发起这笔交易时要注明第一笔交易的信息，这样就可以知道B曾经从A那里收到过10个比特币，说明满足第二笔交易发起的条件。所以比特币中余额的检查是通过追溯的方法。
上图描述了两笔交易，交易10001中，B向C转了10个比特币，验证这笔交易的过程是：首先将B的签名通过B的公钥解密，然后再和交易的具体内容（B签名左侧）对比，如果相同，说明消息是B发出的，然后再检查10000这个交易是否真的存在以及它的内容的真实性。这两点都满足了，就说明交易10001是可以被接受的，否则拒绝接受。
实际上，真实的交易比这个复杂的多，因为有可能是多笔交易构成了输入，比如B->C20个比特币，是由多笔交易A->B10,D->B10构成的，则前一笔交易ID就是两个ID，甚至可能更多。这里为了简单描述，只列举一笔交易。
5.3双重支付
A同时发了两条消息，同时给B和C转了10个比特币，实际上他只有10个会怎么样？假设D节点先收到了转给B10个BTC，然后收到了转给C10个比特币，通过上面的验证方法，自然会拒绝后面的一个，与此同时，E节点可能先收到了转给C10个BTC，然后收到了转给B10个比特币，他自然会拒绝后者。至于哪一笔交易最终会上链，就要看D和E哪个先解决难题，成功挖矿。
内容太多，另开一贴
#【J.C.X】比特币原理1#
#【J.C.X】比特币原理2#
这部分是理解比特币很重要的部分。
5.1电子签名技术
身份认证技术在生活中很常见，可以是人脸识别、签字、指纹等，但是这些方法在数字货币领域并不安全，因为它们一旦数字化，都可以通过复制的方法伪造。所以比特币采用了电子签名的方法。
注册成为比特币用户时，系统会根据随机数生成一个私钥，私钥会生成一个公钥，公钥又会生成一个地址，其中私钥必须保密，可以保存到硬盘里或者记到脑子里，因为这个私钥是使用相应地址上的比特币的唯一标识，一旦丢失，所有的比特币将无法使用。下面介绍具体的转换过程，不感兴趣可以不看，只要知道随机数->私钥->公钥->钱包地址这个过程，其中私钥可以对一串字符进行加密，而公钥可以对其进行解密，这就是非对称加密，这类算法总体上的功能都是一样的，只是具体算法有区别，由于这些算法比较复杂，与SHA265算法一样不多做介绍，感兴趣可以深入了解具体算法，但是对于比特币系统，只要了解其功能即可。典型的算法是RSA，比特币采用椭圆曲线加密算法。
转换过程（选读，不影响理解）
1、首先使用随机数发生器生成一个私钥，它是一个256位的二进制数。私钥是不能公开的，相当于银行卡的密码。
2、私钥经过SECP256K1算法生成公钥，SECP256K1是一种椭圆曲线加密算法，功能和RSA算法类似，通过一个已知的私钥，生成一个公钥，但是通过公钥不能反推出私钥。
3、同SHA256算法一样，RIPEMD160也是一种HASH算法，由公钥可以得到公钥的哈希值，而通过哈希值无法推出公钥。
4、将一个字节的版本号连接到公钥哈希头部，然后对其进行两次SHA256运算，将结果的前4字节作为公钥哈希的校验值，连接在其尾部。
5、将上一步的结果使用BASE58进行编码，就得到了钱包地址（相当于银行账户）。比如A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa
所以，通过以上的过程我们可以总结出私钥、公钥、钱包之间的关系如下图。可以看到通过私钥可以推出所有的值，公钥哈希和钱包地址之间可以通过BASE58和BASE58解码算法相互转化。
了解了公钥、私钥、地址的概念后，防伪验证的过程就很容易理解，当A发起一笔交易后，对消息进行哈希，生成数字摘要，对数字摘要，通过私钥加密，生成一个密码。之后A会广播这个条交易消息、公钥以及密码。收到消息的人首先对交易信息进行哈希生成摘要1，再通过公钥对密码进行解密，生成摘要2，这样，如果两个摘要相同，说明这个消息确实是A发出的。所谓的签名，就是密文。
5.2余额检查
余额的概念应该说根深蒂固，余额是伴随着称之为借贷记账法而产生的，也是目前银行普遍采用的方法，将一个人的交易记录统计好后算出一个余额，但是在比特币中没有余额这个概念，因为其采用的是UXTO模型的记账方法。比如A->B10个比特币，B->C5个比特币，对于第二笔交易来说，B在发起这笔交易时要注明第一笔交易的信息，这样就可以知道B曾经从A那里收到过10个比特币，说明满足第二笔交易发起的条件。所以比特币中余额的检查是通过追溯的方法。
上图描述了两笔交易，交易10001中，B向C转了10个比特币，验证这笔交易的过程是：首先将B的签名通过B的公钥解密，然后再和交易的具体内容（B签名左侧）对比，如果相同，说明消息是B发出的，然后再检查10000这个交易是否真的存在以及它的内容的真实性。这两点都满足了，就说明交易10001是可以被接受的，否则拒绝接受。
实际上，真实的交易比这个复杂的多，因为有可能是多笔交易构成了输入，比如B->C20个比特币，是由多笔交易A->B10,D->B10构成的，则前一笔交易ID就是两个ID，甚至可能更多。这里为了简单描述，只列举一笔交易。
5.3双重支付
A同时发了两条消息，同时给B和C转了10个比特币，实际上他只有10个会怎么样？假设D节点先收到了转给B10个BTC，然后收到了转给C10个比特币，通过上面的验证方法，自然会拒绝后面的一个，与此同时，E节点可能先收到了转给C10个BTC，然后收到了转给B10个比特币，他自然会拒绝后者。至于哪一笔交易最终会上链，就要看D和E哪个先解决难题，成功挖矿。
内容太多，另开一贴
#【J.C.X】比特币原理1#
#【J.C.X】比特币原理2#
