區塊鏈筆記-（肖臻）（二刷自用筆記）-----三
BTC挖礦難度
H(block header)<=target
SHA-256 這個產生的雜湊值是256位。。比如說256位的雜湊值，要是合法的區塊，要求算出來的雜湊，前面至少有70個0。當然這只是通俗的說法，因為這個目標預值，並不是說前面都是0，從某一個位置開始，後面都變成了1。
difficulty=difficulty_ 1_ target / target。上面是指挖礦難度等於1的時候所對應的目標預值，挖礦難度最小就是1，這個時候對應的目標預值是個非常大的數。
為什麼要調整挖礦難度呢?如果不調會有什麼問題呢?系統裡的總算力越來越強，挖礦難度保持不變的話，出塊時間是越來越短的。
出塊時間越來越短，會有什麼問題嗎?
（以太坊）
那10分鐘的出塊時間是不是最優的呢?不一定。改成其他值也可以，有間隔只是說應該有個常數範圍。以太坊系統出塊時間就降低到了15s，所以以太坊的出塊速度是比特幣的40倍。
出塊時間大幅度下降之後，以太坊就要設計新的協議，叫ghost。在該協議中，這些分叉，產生的orphan block(即產生最長合法鏈後另一個要被丟棄的區塊)就不能丟棄掉了，而是也要給它們一些獎勵，這叫uncle reward。以太坊也要調整挖礦難度，使出塊時間保持在15s。
（BTC）
target =target×(actual time/expected time)。actual time指產生2016個區塊實際花費的時間，expected time指產生2016個區塊應用的時間，即2016×10min。 兩個星期調整一次難度，2016個區塊。
如果一個節點不調，將區塊釋出出去，誠實的節點是不會認的。nBits是target一個編碼的版本，在block header裡沒有直接儲存target的域，因為target的域是256位，直接存target的話要32個位元組。nBits在header裡只有四個位元組，所以可以認為是它的一個壓縮編碼。
如果遇到有惡意的礦工，該調的時候不調，這時檢查區塊的合法性就通不過。因為每個節點要獨立的驗證釋出的區塊的合法性。檢查的內容就包括:nBits，目標預值設的對不對。如果投機取巧設計一個過大的目標預值，使得你自己挖礦容易了，但這個區塊是不會被接受的。
挖礦
| 全節點 | 輕節點 |
|---|---|
| 一直線上 | 不是一直線上 |
| 在本地硬碟上維護完整區塊鏈資訊 | 不儲存整個區塊鏈，只需要儲存每隔區塊塊頭 |
| 在記憶體中維護UTXO集合，以便於快速檢驗交易合法性 | 不儲存全部交易，只儲存和自己有關的交易 |
| 監聽比特幣網路中交易內容，驗證每個交易合法性 | 無法驗證大多數交易合法性，只能檢驗和自己相關的交易合法性 |
| 決定哪些交易會打包到區塊中 | 無法檢測網上釋出的區塊正確性 |
| 監聽其他礦工挖出的區塊，驗證其合法性 | 可以驗證挖礦難度 |
| 挖礦： 1. 決定沿著哪條鏈挖下去。 2. 當出現等長分叉，選擇哪一個分叉 | 只能檢測哪個是最長鏈，不知道哪個是最長合法鏈 |
在比特幣網路中，大多數節點都是輕節點。如果只是想進行轉賬操作，不需要挖礦，就無需執行一個全節點。在挖礦過程中，如果監聽到別人已經挖出區塊延申了最長合法鏈，此時應該立刻放棄當前區塊，在本地重新組裝一個指向最後這個新合法區塊的候選區塊，重新開始挖礦
挖礦的過程是無記憶性的memoryless，又稱progress free。之前的章節解釋過這一個過程，比如拋硬幣，我想要拋一個正面向上的硬幣，和已經拋過的過程無關係。
每嘗試一個nonce，都是在一定概率下滿足挖礦條件，和之前嘗試了多少次nonce沒關係。這種memoryless的特性，使得挖礦成功的概率等於節點佔總算力的比例
比特幣系統如何安全性？
一是密碼學的保證：別人沒有自己的私鑰，就無法偽造其合法簽名，從而無法將其賬戶上BTC轉走。（前提：系統中大多數算力掌握在好人手中）
二是共識機制：保證了惡意交易不被系統承認。
裝置
普通CPU -> GPU ->ASIC晶片（挖礦專用礦機）
礦池挖礦
礦池可以將分散的算力集中起來，一個礦池可以管理很多個礦工，礦池負責打包區塊，礦工負責接收礦池的任務進行hash運算。
礦池中是否有惡意的礦工？當礦工挖到了符合比特幣puzzle的結果，但是不將這個結果傳送給礦池，礦池就不會得到出塊獎勵。礦池之間是競爭關係，可能將自己的節點加入對手的礦池，搞一些破壞，分散對手的算力。
BTC指令碼
https://blog.csdn.net/Mu_Xiaoye/article/details/104364191
比特幣系統在網路中廣播交易，資料結構如下圖。
其中vin被稱作輸入指令碼，vout被稱為輸出指令碼。交易是否合法，首先要檢查比特幣的來源，輸入指令碼中要包含交易中比特幣來源的證明，要素是簽名。輸出指令碼中要包含接收方的地址。比特幣系統中，不會校驗輸出指令碼的合法性。
比特幣被稱作可程式設計的加密貨幣，交易過程中需要執行輸入輸出指令碼。在比特幣系統，全部幣都來至挖礦，即鑄幣交易。在鑄幣交易中，沒有輸入指令碼，輸出指令碼指明瞭礦工的地址。可以直接用公鑰地址作目的地址[ws1] ，也可以用礦工公鑰地址hash作為目的地址。
- 礦工挖礦成功，獲得記賬權，得到鑄幣獎勵並寫入區塊鏈。
- 當其他節點收到廣播的新區塊，就會修改本地的UTXO，增加一條PK1賬戶轉入25BTC的記錄。
- 當PK1要花掉這個25BTC時，要構造一條交易，在交易中指明交易id（txid），並指明將錢轉給PK2，並對交易用PK2對應的私鑰簽名。
- 當其他節點收到這個交易的時候，會校驗是否與待上鍊交易衝突。
- 全節點還要驗證UTXO中存在txid交易，再用PK1公鑰驗證簽名，驗籤通過說明是PK1發起的交易，最終證明交易合法。
分叉
https://blog.csdn.net/Mu_Xiaoye/article/details/104394078
state fork（狀態）
forking attack
deliberate attack
protocal fork(協議分叉)
hard fork:
什麼情況會出現硬分叉？
對比特幣協議增加新協議，擴充套件新功能，未升級軟體的舊節點會不認可這些修改，會認為這些特性是非法的。這也就是對比特幣協議內容產生分歧，從而導致分叉。硬分叉的一個典型例子，就是對比特幣區塊大小的修改（之前有提到過，BTC區塊大小限制1MB，但是否合適存在爭議）。+chain ID;
可能會造成永久性分叉，老協議不承認新的，新的承認老的（只有全部更新才不會造成分叉）
soft fork :如果對BTC協議新增限制，使得原本合法交易在新交易中不合法，便會形成軟分叉。老節點承認新節點，新節點不承認節點，不會造成永久性分叉（一半以上節點）
UTXO 寫成Merkle tree 放在coinbase 軟分叉
P2SH
問答
https://blog.csdn.net/Mu_Xiaoye/article/details/104396033
- 交易費是交易者為了自己交易可以上鍊而給出的“小費”，那麼如何得知哪個礦工可以挖到礦？
事先無需知道誰會挖到礦，交易中總輸入和總輸出差額就是交易費。哪個礦工挖到礦，在打包交易時，可以將這些交易費收集起來作為自己獲得的交易費。
匿名性
https://blog.csdn.net/Mu_Xiaoye/article/details/104439918
一般來說,匿名性多與隱私保護相關。但實際上，比特幣中的匿名並非真正的匿名，而是假的匿名。實際上，比特幣與紙幣相比，紙幣的匿名性更好，因為其並沒有對個人資訊的標記。也正是因為其匿名性，很多非法交易採用現金交易(銀行風控系統瞭解一下？)。但現金存在保管、運輸等各個方面的不便。
實際上，比特幣中的資料是完全公開的，而網上的交易是要與實體世界進行交易的，所以大大破壞了其匿名性。假如銀行允許用假名(以前的存摺時代)，由於銀行資料並非公開，所以銀行系統的匿名性是要比比特幣更好的。
network layer /application layer 實現匿名性 coin mixing
零知識證明
https://blog.csdn.net/Mu_Xiaoye/article/details/104440024
一方（證明者）向另一方（驗證者）證明某一個陳述是正確的，但不需要透露除該陳述是正確的之外的任何資訊。
例如：A想要向B證明某一賬戶屬於A，這說明A知道該賬戶的私鑰。但不可能通過A公佈私鑰的方法來證明，該賬戶確實屬於A。因此，A可以產生一個賬戶簽名，B通過公鑰對簽名進行驗證。(實際上該證明是否屬於零知識證明存在爭議，因為洩露了用私鑰產生的簽名)
同態隱藏
零知識證明的數學基礎便是同態隱藏。上圖為同態隱藏的三個性質。
第一個性質，說明如果有E(X)=E(y)，則必然有x=y。(無碰撞)
第二個性質，說明加密函式不可逆。知道加密值，無法反推出密碼值。
第三個性質，最為重要，稱為同態運算。說明對加密後的函式值進行某些代數運算，等價於對輸入直接進行代數運算再加密。