从哈希到ZK-Rollup，区块链算法常用术语全解析|欧逸web3下载-欧亿数字货币

底层密码学：区块链安全的根基

区块链的所有信任基础都建立在密码学算法之上,以下是最核心的基础术语：

哈希算法（Hash） 一种单向加密算法，输入任意长度的数据后，会输出固定长度的唯一哈希值，且具有雪崩效应：输入数据哪怕只修改一个字节，输出的哈希值也会完全不同，比特币采用SHA-256哈希算法，每个区块的唯一标识就是区块头的哈希值，任何交易或区块的篡改都会直接改变哈希值，无法被伪造。
非对称加密 区别于传统对称加密，这套算法拥有一对密钥：公钥和私钥，公钥可以对外公开，用于加密信息或验签；私钥由持有者保密，用于解密信息或签名，比特币采用椭圆曲线加密算法secp256k1，用户的钱包地址就是由公钥经过哈希压缩后生成的。
数字签名 结合非对称加密实现的身份认证机制：发起交易时，用户用私钥对交易数据签名，全网节点可以用对应的公钥验证签名的合法性，既能证明交易确实由持有者发起，又能保证交易数据未被篡改。
默克尔树（Merkle Tree） 一种分层哈希树结构，会将批量交易的哈希值逐层合并，最终生成一个根哈希值写入区块头，当需要验证某一笔交易是否存在于区块中时，无需下载全部交易，只需要提供该交易到根节点的路径哈希即可快速完成验证，大幅提升了区块链的验证效率。
零知识证明（ZK） 一种无需透露具体信息就能证明某一陈述成立的加密技术，比如证明“我拥有足够的资产发起交易”却不用暴露资产具体数额，Zcash是首个大规模应用零知识证明的公链，当前火爆的zkRollup扩容方案也基于此技术实现。
同态加密 可以直接对加密后的数据进行计算，得到的结果解密后和明文计算的结果完全一致，无需暴露原始数据，广泛应用于隐私计算场景。

共识算法：分布式信任的核心

区块链是分布式节点组成的网络,共识算法就是让所有节点对账本状态达成统一的核心机制：

工作量证明（PoW） 比特币最初采用的共识机制：矿工通过竞争算力破解哈希谜题，率先找到符合难度要求的区块哈希值的节点，就能获得区块奖励和交易手续费，缺点是能源消耗极高，当前以太坊已完成升级切换至PoS。
权益证明（PoS） 当前以太坊采用的共识机制：节点需要抵押一定数量的原生代币成为验证人，系统会根据抵押的代币数量和时长随机选出出块节点，无需消耗大量算力，大幅降低了能源成本。
委托权益证明（DPoS） 简化版的PoS机制：全网节点通过投票选举出固定数量的超级节点负责出块，波场、EOS均采用这套算法，出块效率远高于传统PoW和PoS。
实用拜占庭容错（PBFT） 联盟链常用的共识算法，适用于节点数量较少的封闭网络，可以在存在恶意节点的情况下仍保证全网达成共识，典型应用包括Hyperledger Fabric。
最长链原则 比特币的核心共识规则：当出现多个并行区块时，全网节点会选择长度最长的有效链作为主链，保证账本的唯一性。
Nonce（随机数） PoW挖矿中的核心参数，矿工通过不断调整Nonce的值，尝试生成符合难度要求的区块哈希，直到找到合法的Nonce即可完成出块。
区块高度 区块在区块链上的序号，创世区块的高度为0，每新增一个区块高度自动加1，用于标识区块在链上的位置。

账本与数据结构：区块链的组织形式

区块链本质是链式存储的分布式账本,这些术语定义了账本的组织规则：

区块区块链的基本存储单元，每个区块包含区块头和交易列表两部分，会打包一段时间内的所有有效交易并生成唯一标识。
区块头 区块的元数据部分，包含版本号、前区块哈希、默克尔根、时间戳、难度目标、Nonce共80字节数据，比特币的区块哈希就是对区块头进行SHA-256哈希运算得到的结果。
分叉当全网出现多条并行的有效链时的状态，分为两种：
- 硬分叉：协议升级不兼容旧节点，会生成两条独立的区块链，比如比特币分叉出比特币现金（BCH）；
- 软分叉：向后兼容的协议升级，旧节点可以识别新规则，最终新链会被全网接受，不会产生新的独立链。
创世区块 区块链的首个区块，高度为0，包含项目初始化的核心信息，比如比特币创世区块中还附带了《泰晤士报》2009年1月3日的头条标语，记录了项目诞生的时间节点。
UTXO模型 比特币采用的账本模型，没有传统的账户余额概念，每一笔比特币流转都是通过消耗之前的未花费交易输出（UTXO），生成新的UTXO完成交易。
账户模型 以太坊采用的账本模型，拥有外部账户和智能合约账户两类主体，直接记录每个账户的余额和合约状态，相比UTXO模型更直观易懂。

智能合约与进阶应用：区块链的落地载体

随着区块链的发展,衍生出了更多面向应用的算法术语：

智能合约 部署在区块链上的自动执行代码，当满足预设条件时会自动触发执行，无需第三方中介，以太坊的Solidity语言是智能合约开发的主流语言。
Gas（燃气） 以太坊生态中的计算资源计量单位，每一笔智能合约交易都需要消耗Gas来支付节点的计算成本，既可以防止垃圾交易，也能避免合约出现无限循环漏洞。
侧链与主链锚定的平行区块链，可以将主链资产转移到侧链进行处理，再将结果回传至主链，用于分担主链的交易压力，比如比特币的Liquid侧链。
Rollup（扩容方案） 当前最主流的Layer2扩容方案，将大量交易打包到Layer2网络执行，再将交易根哈希提交到Layer1主链完成最终确认，分为Optimistic Rollup和zkRollup两类。
跨链实现不同区块链网络之间的资产和数据转移的技术，Polkadot、Cosmos都是知名的跨链生态项目，通过中继链实现多链互联。