小白课:区块链中的常见加密技术

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初识区块链的你一定经常会听到哈希、非对称加密、数字签名这类名词,然而当你想去了解它们的时候,通常会因面对超级复杂的公式而一脸懵逼。不光是你,小闲也是用了很多时间才把这些加密技术搞明白。为了让大家可以快速入手,本章我将尽量以最简单的话语让大家明白区块链中的加密技术分别都参与了区块链中的哪个部分。

加密与防篡改:HASH(哈希)算法

哈希算法也叫摘要算法,它是区块链中的最基本的加密技术,它的存在贯穿于区块链整个生态之中。常见的算法规则有MD5、RIPEMD、SHA和国密的SM3。哈希算法最基本的功能是通过一系列加密计算把你输入的明文转换成一段哈希值。

哈希算法有四个特点:

正向快速:有了明文和算法,可以在有限时间和资源内计算出hash值。

逆向困难:有了hash值,即使知道算法也很难回推明文。

输入敏感:原始输入信息只要有修改,计算出的hash值就会完全不同。

冲突避免:很难找到两段内容不同的明文,使得它们的 hash 值一致。

了解哈希算法的特性有利于帮我们快速理解区块链中的各种加密方式是如何运作的。

钱包纸密功能:对称加密

常见的对称加密方法有DES、3DES、Blowfish、RC2、AES以及国密的SM4。

简单来讲,对称加密就是暗号。两个人提前商量好暗号(制定同一个密码本),然后按照暗号去进行加密和解密。比如,你我都知道天王盖地虎,下一句答小鸡炖蘑菇是什么意思。然而你跟外国人说,他就不知道了,因为他没有看过这个段子。

秘钥与共识:非对称加密

常见算法有RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC(椭圆曲线加密算法)以及国家商用密码SM2算法。

和对称算法不同,非对称加密中加密密钥和解密密钥使用的不是同一个密码本,非对称加密分公钥(公开钥匙)和私钥(私人钥匙)两部分组成。私钥通过随机数算法生成(目前大多是伪随机),公钥根据私钥生成。由于生成过程是通过哈希加密算法完成的,因此私钥可以生成公钥,但别人无法用公钥推导出私钥来。

钱包:混合加密

混合加密既先用计算复杂度高的非对称机密协商一个临时的加密密钥(会话密钥,一般相对内容来说要短得多),然后双方再通过对称加密对传递的大量数据进行加解密处理。实际上很多钱包都是混合加密的,用对称算法保护私钥,又用私钥保护钱包里的资产。

授权功能:数字签名

这个比较好理解,就是用数学加密技术做证明,用私钥通过算法算出一个值,证明别人使用你的公钥时候是经过你授权的。

匿名保护:零和证明

有些共识机制中会用到零和证明,零和证明也很好理解:钱包丢了,你如何证明别人捡到的包是你的呢?你可告诉别人,包里有什么东西。别人一看都在里面,那就证明包是你的了。

硬件钱包:隔离验证

隔离验证顾名思义就是把验证过程分隔处理,举个例子,你上网需要验证码登录,这种方式就是隔离验证。虚拟币硬件钱包,利用的就是隔离验证,这种验证方式是最安全的。

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