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第一章区块链技术概述
第一章区块链技术概述 1. 人工智能AI，区块链Blockchain，云计算Cloud 和数据科学Data Science。 人工智能：生产力变革。大数据：生产资料变革。区块链：生产关系变革。 2. 可信第三方： 交易验证，交易安全保障，历史记录保存->价格昂贵，交易速 度嘛，欺诈行为。 区块链： 去中心的清算，分布式的记账，离散化的支付。任 何达成一致的无信任双方直接交易，不需要第三方中介。注意：信用破产，绝 对中心化，不透明无监管。 3. 区块链： 用于记录比特币交易账目历史的数据结构，每个区块的基本组成都 由上个区块的散列值、若干条交易及一个调节数等元素构成，矿工通过工作量 证明来维持持续增长、不可篡改的数据信息。区块链又称为分布式账本，是一 种去中心化的分布式数据库。 区块链技术 是在不完全可信的环境中，通过构建 点对点网络，利用链式数据结构来验证与存储数据，借助分布式共识机制来确 定区块链结构，利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全，利用由自动化 脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据。 4. 体系结构：数据层： 封装了区块链的底层数据存储和加密技术。每个节点存 储的本地区块链副本可以被看成三个级别的分层数据结构：区块链、区块、区 块体。每个级别需要不同的加密功能来保证数据的完整性和真实性。 网络层： 网格网络，权限对等、数据公开，数据分布式、高冗余存储vs 轴辐网络，中央 服务器分配权限，多点备份、中心化管理。 共识层： 能够在决策权高度分散的 去中心化系统中使得各节点高效地针对区块数据的有效性达成共识。出块节点 选举机制和主链共识共同保证了区块链数据的正确性和一致性，从而为分布式 环境中的不可信主体间建立信任关系提供技术支撑。 激励层： 经济因素集成到 区块链技术体系中，包括经济激励的发行机制和分配机制等。公有链：激励遵 守规则参与记账的节点，惩罚不遵守规则的节点，使得节点最大化自身收益的 个体理性行为与保障去中心化的区块链系统的安全和有效性的整体目标相吻合， 整个系统朝着良性循环的方向发展。私有链：不一定激励，参与记账的节点链 外完成博弈，通过强制力或自愿参与记账。 合约层： 封装区块链系统的各类脚 本代码、算法以及由此生成的更为复杂的智能合约。数据、网络和共识三个层 次作为区块链底层“虚拟机”分别承担数据表示和存储、数据传播和数据验证功能， 合约层建立在区块链虚拟机之上的商业逻辑和算法，是实现区块链系统灵活编 程和操作数据的基础。智能合约是一个在计算机系统上，当一定条件被满足的 情况下，可以被自动执行的合约（程序）区块链上的智能合约，一是数据无法 删除、修改，保证了历史的可追溯，作恶成本很高，其作恶行为将被永远记录； 二是去中心化，避免了中心化因素的影响。 应用层： 区块链技术是具有普适性 的底层技术框架，除可以应用于数字加密货币外，在经济、金融和社会系统中 也存在广泛的应用场景。 5. 区块链特征 ：去中心，去信任；开放，共识；交易透明，双方匿名；不可篡 改，可追溯。 区块链分类： 公有链： 无官方组织及管理机构，无中心服务器， 参与的节点按照系统规则自由接入网络、不受控制，节点间基于共识机制开展 工作。 联盟链： 由若干机构联合发起，介于公有链和私有链之间，兼具部分去 中心化的特性。 私有链： 建立在某个组织内部，系统的运作规则根据组织要求 设定，修改甚至是读取权限仅限于少数节点，同时仍保留着区块链的真实性和 部分去中心化特征。 无许可区块链： 一种完全去中心化的分布式账本技术，允 许节点自由加入和退出，无需通过中心节点注册、认证和授权，节点地位平等， 共享整个账本。 许可区块链： 存在一个或多个具有较高权限的节点，可以是可 信第三方，也可以是协商制定有关规则，其他节点只有经过相应授权后才可访 问数据，参与维护。 6. 数字货币：区块链1.0 旨在解决交易速度、挖矿公平性、能源消耗、共识方 式以及交易匿名等问题，参照物为比特币（BTC）。区块链2.0 旨在解决数据隐 私、数据存储、区块链治理、高吞吐量、域名解析、合约形式化验证等问题， 参照物为以太坊（ETH）。
凯撒密码
密码学一直是人类的长期痴迷，可以追溯到几个世纪。从古老的象形文字到现代数字加密，人们一直在寻求确保和破译信息的方法。在这一任务中的一个关键时刻是凯撒密码的发展，以朱利叶斯·凯撒（Julius Caesar）的名字命名，后者在他的私人通信中巧妙地利用了它。Caesar Cipher通过将字母的每个字母移动一个固定数字来工作，从本质上将原始消息转换为炒版的版本，该版本使其内容物保持在不需要的收件人中。尽管按照当今的标准很简单，但凯撒密码在加密技术的发展中标志着一个重要的里程碑，并为更复杂的加密方法奠定了基础。通过探索这个密码的工作方式，我们可以深入了解密码学的基本原理，并了解基本思想如何导致复杂的通信安全系统。古代代码的艺术在于简单性，其中一种方法是凯撒密码。这种技术在整个历史上使用，涉及三个转移，使其易于理解和应用。要开始，选择一个偏移号 - 在此示例中，让我们使用三个。这意味着每个字母都会向下移动三个位置。以“ Hello”之类的简单消息。这是我们要加密的原始消息。现在，将三个转移应用于每个字母：“ h”变为“ k”，“ e”变为“ h”，“ l”变为“ o”，依此类推。每个字母通过三个斑点跳下字母。应用此班次后，我们的消息“ Hello”变成了“ Khoor”。这是密文 - 我们原始消息的加密版本，现在隐藏在保密中。可以将密文可以牢固地发送给不知道Shift键的接收者。在不知道的情况下，对密文的解密将是具有挑战性的。解密，收件人通过将每个字母的三个位置从“ khoor”转移回“ Hello”来扭转此过程。这种从明文到密文的转变，然后又是凯撒密码工作原理的本质。虽然不反对现代的密码分析方法，但Caesar Cipher可以作为引入加密原理和秘密交流艺术的工具。凯撒密码：密码学的一台标准，理解拦截器是否猜测凯撒密码的钥匙，它们可以轻松地解密信息，从而使其成为一种不太确定的通信方法。尽管有这一限制，凯撒密码仍然是说明基本加密和解密原理的宝贵工具。它的简单性使其成为那些冒险进入密码科学的人的绝佳基础。**探索变化**虽然经典的凯撒密码使用固定的三个移动，但改变了这种转变可以增强其安全性。通过调整偏移值，密码变得对拦截更具抵抗力，因为意外接收者必须破解模式。探索不同的转变揭示了这种古老的加密技术的灵活性和适应性。不同的**偏移值**一个一个移动的移动将“ A”移至“ B”，而在字母内的25个换档，将“ A”移至“ Z”。每个移位值都会产生独特的加密模式，展示了自定义的潜力。向前移动的字母向下移动字母，而向后移动将它们向上移动，增加了另一层复杂性。**使用随机移动或单个消息中多个偏移的随机和多个偏移**可能会显着使解密过程复杂化。例如，每个字母可能会以不同的数量移动，这是由仅向发件人和接收者知道的秘密模式决定的。这种方法增加了一层阴谋，并充当了更高级加密概念的桥梁。**旋转偏移**另一种变化涉及旋转偏移，在每个字母加密后的值变化。例如，首字母可能会在一定数量的班次之后向后移动一个，第二个字母，第二个字母。这些修改表明，即使在凯撒密码的约束中，创造力和增加的复杂性也可以得到。**优势和局限性**虽然Caesar Cipher由于易于解密而不是安全通信的强大工具，但它仍然是理解基本加密原则的绝佳操场。它的简单性使其成为那些寻求了解加密和解密技术的人的可访问切入点。Caesar Cipher是密码学的基本工具，可介绍更广泛的加密原理背景。它的简单性使其成为基本概念（例如替代，转移和加密方法）的绝佳教育资源。然而，它脆弱的隐式分析和缺乏关键复杂性使其不切实际地确保敏感信息。尽管如此，它还是对更先进的技术的垫脚石，并且在日常生活中仍然是一种基本加密和教育目的的工具。Caesar Cipher的局限性提供了一个宝贵的例子，说明了设计安全的加密方法所面临的挑战，使其成为秘密交流历史的一个启发性方面。Caesar Cipher提供了一个简单而令人着迷的挑战，该挑战已在益智游戏，逃生室和寻宝游戏中使用，以将历史阴谋与加密难题相结合。对于低级安全情况，这种古老的加密方法仍然可以用于基本的编码任务，例如创建简单的密码或编码Trivia答案。密码的文化意义和易用性使其成为讲故事的人和艺术家的诱人选择。凯撒密封件还可以轻柔地介绍编码概念和算法思维，对程序员和计算机爱好者。以编程语言实现密码可能是将历史知识与实际编码技能相结合的初学者友好项目。尽管其保护国家秘密的能力有限，但凯撒密码的遗产仍是一种教育工具，娱乐性难题和通往加密世界的门户。将其与其他加密技术进行比较突出了加密方法的演变，并强调了数字时代必不可少的安全性和复杂性的进步。像简单的替代密码一样，凯撒密码用另一个字符代替每个字符，但使用统一的偏移而不是复杂的映射。此方法比现代加密技术更容易受到频率分析的影响。threstose cipher在明文中重新排列字母，创建了不同级别的复杂性，可以将其与替换方法结合使用，以提高安全性。Vigenère密码是凯撒密码的演变，使用了基于关键字字母的多个凯撒密码。这种多性化方法大大提高了复杂性和安全性，从而使其不易受到简单的密码分析的影响。对称键加密采用AE等技术，利用单个键进行加密和解密。这些算法在二进制数据上运行，使其比凯撒密码更安全，适合快速加密大量数据。公钥加密使用单独的密钥 - 公共加密和私有键盘进行解密。此方法对于确保Internet通信（包括文件传输和数字签名）至关重要。将这些高级技术与凯撒密码进行比较，突出了其简单性和加密实践中的重大进步。虽然凯撒密码为理解基本加密概念的基础奠定了基础，但现代方法已扩展了这些原则，以满足日益数字世界中安全沟通的需求。与凯撒密码互动，互动练习可能是掌握其力学的有趣而实用的方法。从简单角色转移到复杂算法的演变反映了计算能力的进步以及对更强大，更安全的加密解决方案的增长需求。这些练习包括手动加密和解密，创建使过程自动化的程序，破坏密码而不知道密钥，编程密码，探索变化和小组练习。简单的密码仍然很重要：在当今的高级加密时代，凯撒密码的持久意义很容易忽略凯撒·密码（Caesar Cipher）等简单密码的重要性。但是，这些基本的加密方法仍然以各种方式相关。历史上将像凯撒密码这样的古代密码的使用背景下，可以更深入地了解它们的意义和局限性。互动练习提供了一种动手学习的方法，可以学习凯撒密码，而不是理论上的理解到实际应用。简单的密码是教育工具，提供了对安全通信的复杂性和挑战的见解。在一个以复杂的加密算法为主的时代，简单密码的未来，像凯撒密码这样的简单密码的作用和未来似乎尚不清楚。但是，这些基本的加密方法仍然在几种方面相关。他们为学生和初学者提供了一种清晰而有形的方式，以掌握加密和解密的基本原则。教育价值凯撒密码和类似的简单密码是密码学的基本教学工具。它的简单性和历史背景使其为这些目的而具有吸引力。，他们通过为学生和初学者提供了一种清晰而有形的方式来理解更复杂的系统的基础，以掌握加密和解密的基本原理。概念理解简单的密码体现了密码学的基本概念，例如密钥管理，保密的重要性以及对各种攻击的脆弱性。了解这些密码提供了有关加密方法如何发展以应对日益严重的安全挑战的历史观点。算法思维简介实现诸如凯撒密码之类的简单密码的概论对于个人学习编程或算法问题解决的绝佳练习。它弥合了理论概念与实际应用之间的差距，从而促进了逻辑思维和编码技能。文化和娱乐用途Caesar Cipher继续在文化和娱乐环境中找到景点，例如解决难题，游戏和讲故事。启发安全意识理解像凯撒密码这样的密码的基础知识可能是踏板的石头，以欣赏日常数字交互中强大加密的重要性。持续的相关性是历史文物和替代密码的基本例子，凯撒密码仍然是密码研究研究中的一个感兴趣的话题。它可以提醒着该领域的起源和加密技术的持续演变。加密方法的演变导致了精致的系统保护我们的数字领域，但它们的主要作用现在在于密码学中的教育和概念意义。总而言之，虽然像凯撒密码这样的简单密码不再用于保护敏感信息，但它们在教育，文化背景和加密世界的介绍中继续发挥重要作用。一种常见的历史密码技术涉及将每个字母的固定位置转移到字母表上，朱利叶斯·凯撒（Julius Caesar）在其私人信件中著名地使用了字母。