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區塊鏈核心技術之——密碼學原理(一)

2019-12-02 20:29 編輯:btc268.com 來源:區塊鏈資訊

  

  區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構,并以密碼學方式保證不可篡改和不可偽造的分布式賬本。區塊鏈有四項不可缺的核心技術,分別是分布式存儲、共識機制、密碼學原理和智能合約。

  區塊鏈技術已經在很多行業中展現出了巨大的應用潛力,這正是由區塊鏈技術本身的優勢決定的。區塊鏈屬于算法高度密集的工程,其應用了大量的密碼學算法。區塊鏈達成的共識本質上是對密碼算法所基于的數學難題的共識,所以密碼技術可以看作是區塊鏈技術的核心。

  區塊鏈主要

  密碼算法?

  區塊鏈最初所用到的密碼算法主要有雜湊算法和數字簽名算法,隨著區塊鏈技術的發展,越來越多的密碼算法逐漸被引入到區塊鏈中,如環簽名、多重簽名、零知識證明、同態密碼以及安全多方計算等?梢哉f,密碼算法的安全決定著區塊鏈技術的安全。

  雜湊算法主要用于工作量證明(POW)、區塊的構建以及地址的生成。在工作量證明中,負責打包交易的礦工為了找到滿足特定格式的消息摘要需要進行大量的 Hash 運算。在區塊的構建過程中,每一個區塊頭中都包含上一個區塊頭的 Hash 值,雜湊算法將該區塊的交易記錄逐層生成消息摘要,并以Merkle Tree的格式存儲最終的消息摘要,以便于檢驗交易記錄的存在。在數字資產轉移流通時,需要生成地址,地址一般都是公鑰的雜湊值。

  數字簽名是電子簽名的一種重要技術,能夠解決電子數據交換過程中的偽造、抵賴、冒充和篡改等問題,利用雜湊函數壓縮技術和公鑰加密技術,使收發數據雙方確保:接收方能夠鑒別發送方所宣稱的身份,發送方以后不能否認其發送過該數據這一事實。在區塊鏈技術中,數字資產的轉移需要資產持有人對該交易進行簽名,經簽名廣播后,全網節點都可以驗證交易的真偽。

  為了進一步提高安全性,部分區塊鏈技術引入了多重簽名,即單個地址進行數字資產轉移時需要多個私鑰簽名才能支付,從而保證資金的安全。

  環簽名是一種可以隱藏簽名者身份的密碼技術。在環簽名方案中,環結構中一個成員可以利用其自身的私鑰和其他成員的公鑰進行簽名,但卻不需要征得其他成員的允許,而驗證者只知道簽名來自這個環,但不知道誰是真正的簽名者。環簽名解決了簽名者身份匿名問題,環簽名允許一個成員代表一組人進行簽名而不泄漏簽名者的信息。

  零知識證明是一種在無需泄露數據自身信息的前提下證明某些數據運算的一種密碼技術,允許兩方(證明者和驗證者)來(被)證明某個提議是真實的,且無需泄露除了它是真實的之外的任何信息。零知識證明具有完備性、合理性、零知識性,在區塊鏈技術中實現了信息匿名化,從而保護用戶的隱私。

  同態加密是一種無需對加密數據進行解密就可以實現某些計算的密碼技術。它允許密文進行特定的代數運算得到新的密文,將其解密所得到的結果與對相應明文進行同樣的運算結果保持一致。在區塊鏈技術應用中,同態加密技術可以加密公有鏈上的數據以保護隱私,且并不改變其為公有鏈的屬性;同時,可以隨時對公有鏈上的加密數據進行審計。

  安全多方計算是一種可以保證各參與方不泄露各自信息并能進行特定計算的密碼技術。在區塊鏈中,敏感的數據不能直接放到鏈上,此時可以將數據分成一些碎片,分開存儲,單獨獲取部分碎片不能得到原始數據的任何信息。運用安全多方計算可以利用這些碎片進行與原始數據一樣的操作,并能保證隱私性。

隨著應用需求的多樣化和區塊鏈技術的發展,越來越多的密碼技術會融入到區塊鏈技術中。密碼學不僅在區塊鏈協議層發揮作用,還在網絡層、應用層默默守護著。區塊鏈也將會繼續刺激密碼技術的創新和發展。
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