Coursera - Introduction to Crypto and Cryptocurrencies 第一周的笔记
一、哈希函数
Hash函数指可以将任意长度的数据映射到有限长度的域上，比特币使用SHA-256作为Hash 函数，Hash函数具有以下三特性
1. Collision Free
假设 Hash 函数为H，没人有能力找到 x !=y ，但 H(x) == H(y)。
注意： x!=y 且 H(x) == H(y) 是可能存在的，但对于复杂的Hash函数，现有算力耗尽宇宙年龄，都不一定找到。
2. Hiding
Hash函数为H, 给出H(x), 无法反推出 x.
应用：网站密码存储，网站数据库保存Hash后的密码，而不是明文密码。为防止撞库，需要加salt.
3. Puzzle friendly
给定一个分布足够高的最小熵k 和 H(k | x) 后的结果 y, 想要求出x，只能通过随机遍历。
应用：比特币挖矿，谁最先计算出x, 谁就获得挖矿的奖励，挖矿难度的增加就是Hash函数复杂性的增加。
二、公钥私钥 + 数字签名
1. 公私钥左右
公钥的主要作用：加密；验证签名。
私钥的主要作用：签名；解密。
2. 公私钥产生
有两种产生公钥私钥的方法： RSA 和 ECC, 具体原理比较复杂，但本质上利用了某种数学计算的有限时间不可逆性。
指可以很容易的从私钥推导出公钥， 但从公钥推导出私钥，以现有的科技，需要耗费上亿年的时间..
ECC 比 RSA 性能好，强度高，未来可能成为唯一的产生算法，加密货币都是使用ECC
3. 数字签名
用伪代码来解释
(private_key, public_key) = generateKeys()
signature = sign( private_key, message)
isValid = verify(pubic_key, message, signature)
三、区块链 + Merkle 树
1. 区块链
很多笔交易信息构成一个区块，每一个区块都会根据区块内容产生一个Hash值，每一个区块都保存其父区块的Hash值，如果区块内容改变，区块的Hash值就会发生变化。
区块链里的第一个区块被称为创世区块，此区块的数据被Hardcode到了比特币代码里，且里边包含的50个比特币无法交易。
2. Merkle 树
Merkle树是一种哈希二叉树，它用作快速归纳和校验大规模数据完整性。Merkle树根据区块中每一笔交易的Hash值自底向上构建。
应用：普通的手机钱包不可能保存所有区块链的数据，但可以只保存区块header数据(里边含有Merkle值)， 给定一笔transaction Hash值 和 Merkle树的路径，根据Merkle root，可以检查这笔交易是否存在在区块中。
四、 编程作业 Scrooge Coin
作业设计的特别好，能根据代码加深对transaction的理解, 粘贴一下transaction的数据结构
public class Transaction {
public class Input {
/** hash of the Transaction whose output is being used */
public byte[] prevTxHash;
/** used output's index in the previous transaction */
public int outputIndex;
/** the signature produced to check validity */
public byte[] signature;
public Input(byte[] prevHash, int index) {
if (prevHash == null)
prevTxHash = null;
else
prevTxHash = Arrays.copyOf(prevHash, prevHash.length);
outputIndex = index;
}
public void addSignature(byte[] sig) {
if (sig == null)
signature = null;
else
signature = Arrays.copyOf(sig, sig.length);
}
}
public class Output {
/** value in bitcoins of the output */
public double value;
/** the address or public key of the recipient */
public PublicKey address;
public Output(double v, PublicKey addr) {
value = v;
address = addr;
}
}
}