Bitcoin
2008 年中本聪提出 Bitcoin 的概念。
2009 年项目上线。
所有 coin 由 mining 产生，一共 2100 万枚。通过调整 difficulty, 确保每隔10min 产生新的 block。
PoW + chaining，使得修改交易记录基本不可能。
Bitcoin 由四部分组成：
- 去中心化的 P2P 网络（ bitcoin 协议 ）
- 公开的交易账本（ blockchain ,区块链 ）
- 用于交易验证和货币发行的一套规则（ consensus rules，共识规则 ）
- 选择全局认同的区块链（ PoW algo，工作量证明）
Merkle tree : hash tree
leaf node: hash(data block)
non-leaf node: hash(children nodes)
hash tree 的优点：高效、安全地验证数据内容。
确定一个叶子节点是否属于一棵二叉树：O(log(# leaf nodes))。
hash list: O(# leaf nodes)。
Uses：确定数据 undamaged，unaltered，not fake。Git/Mercurial 使用了 Merkle tree。
Cryptographic hash function
Mathematical algorithm: 将任意长度的数据转换为固定长度的比特字符串。
one-way function: message->hash 很容易， 但 hash->message 很难，几乎不可能。
输入数据：message。
输出数据：hash value (hash，message digest，digest)
理想的 cryptographic hash function 具有 5 个性质：
1. deterministic，确定性/唯一性。相同的输入总会得到相同的 hash。
2. 可以很快计算出任一给定 message 的 hash value。
3. 从 hash value 反推出 message 是不可行的。除了尝试所有可能的 message（暴力破解）。
4. 如果 message 有了很小的变化，那么 hash value 会有很大的变化（雪崩效应，这一点与 simhash 相反）。
5. 找到具有相同的 hash value 的 两个不同的 message 是不可行的。
cryptographic hash function 也可用于快速查找，不过成本比较高。
cryptographic hash function 的安全级别有以下几个性质：
1. Pre-image resistence
从 hash value 找出 message 很难。
2. Second pre-image resistence
给定 m1，很难找到一个不同的 m2，满足 hash(m1) = hash(m2)。
3. Collision resistence
很难找到两个不同的 m1、m2，满足 hash(m1) = hash(m2)。
要求 hash value 的长度是 pre-image resistence 需要的两倍。不然会在 birthday attack 中发生碰撞。
Public key cryptography
- prime number exponentiation
- elliptic curve multiplication
Diffie-Hellman key exchange agreement（Merkle 提出相关概念）
在 public channel 上安全地交换 cryptographic key。
和 RSA 一样，是一种 public key encryption algo。
private key -> digital signature / witness
public key -> digital fingerprint / bitcoin address
public key -> SHA256 -> RIPEMD160 -> public key hash -> Base58check Encode