分布式計(jì)算、機(jī)制設(shè)計(jì)和密碼學(xué)算法構(gòu)成了區(qū)塊鏈技術(shù)的三位一體。分布式計(jì)算利用了一個(gè)分散的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并以Torrenting網(wǎng)絡(luò)的形式存在于區(qū)塊鏈之前。

然而，Torrenting網(wǎng)站并沒(méi)有管理參與者行為的方法，這就是機(jī)制設(shè)計(jì)進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈的地方。它為網(wǎng)絡(luò)參與者提供了為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)工作的動(dòng)力。

密碼學(xué)是保護(hù)這些激勵(lì)措施的安全保障。這一開(kāi)創(chuàng)性的比特幣白皮書解釋了這三種科學(xué)原理是如何共同作用的，從而形成一種安全的、對(duì)等的價(jià)值交換，消除了金融交易中對(duì)第三方的需求。

雖然每一項(xiàng)原則都應(yīng)該有自己的解釋，但本文將重點(diǎn)介紹加密技術(shù)以及加密算法如何服務(wù)于區(qū)塊鏈。

密碼學(xué)簡(jiǎn)史

從古埃及時(shí)代起，某種形式的密碼學(xué)就一直存在。在計(jì)算機(jī)時(shí)代之前，可以使用一種簡(jiǎn)單的密碼算法來(lái)傳輸消息。其中最常被引用的是凱撒密碼。凱撒密碼用字母表中排在后三位的字母代替了每一個(gè)字母，所以A變成了D，B變成了E，依此類推。只要用于生成密文的系統(tǒng)仍然是保密的，那么這個(gè)消息也可以保持私有化。

后來(lái)，在16世紀(jì)，Vigenere引入了加密密鑰的概念，加密算法可以解密加密的消息。使用Vigenere密碼，消息文本被轉(zhuǎn)錄成一個(gè)單獨(dú)的關(guān)鍵字，直到它匹配原始消息的字符長(zhǎng)度為止。然后使用一張表生成密文。

這里的關(guān)鍵發(fā)展是，使用Vigener密碼傳輸?shù)南⒌陌踩砸蕾囉诿荑€的保密性，而不是系統(tǒng)本身。

20世紀(jì)的發(fā)展

這類代碼的問(wèn)題在于，通過(guò)分析字母的頻率，它們很容易被分解。在第二次世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)人廣泛使用了英格瑪機(jī)器，因?yàn)樗軌蛏蔁o(wú)法通過(guò)分析字母頻率來(lái)破解的密碼文本。

這臺(tái)機(jī)器使用了一個(gè)多轉(zhuǎn)子系統(tǒng)來(lái)生成密文。因此，原始信息中的字母“e”對(duì)應(yīng)于密碼文本中不同的字母。關(guān)鍵是轉(zhuǎn)子的初始設(shè)置。

盡管德國(guó)人認(rèn)為密碼是牢不可破的，但早在1932年，英格瑪就被波蘭破譯了。在布萊切利公園為英國(guó)軍隊(duì)工作的密碼學(xué)家，包括現(xiàn)在已經(jīng)變成傳奇人物的艾倫圖靈本人，發(fā)現(xiàn)了一種方法來(lái)找出德國(guó)人使用的日常鑰匙。

計(jì)算機(jī)的到來(lái)

戰(zhàn)后，作為保護(hù)公司秘密的一種手段，商業(yè)和商業(yè)空間對(duì)加密的需求增加了。在20世紀(jì)70年代，IBM開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DES）加密算法。然而，它使用了一個(gè)小的加密密鑰。隨著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來(lái)，人們很容易就會(huì)對(duì)其進(jìn)行暴力攻擊，因此需要對(duì)更新進(jìn)行無(wú)窮的更新。于是2000年采用了高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)。

盡管許多人可能沒(méi)有意識(shí)到這一點(diǎn)，但對(duì)事物進(jìn)行加密現(xiàn)在是日常生活的一部分。在網(wǎng)站上的電子郵件和短信、密碼和SSL層都涉及到加密的使用。它還構(gòu)成了加密貨幣的支柱。有許多不同類型的密碼學(xué)算法涵蓋了各種用例，其中很多已經(jīng)過(guò)時(shí)了。然而，在區(qū)塊鏈中使用加密技術(shù)包括數(shù)字簽名和哈希值。

數(shù)字簽名

加密貨幣的支付需要以私鑰的形式進(jìn)行數(shù)字簽名。當(dāng)有人通過(guò)支付事務(wù)輸入他們的私鑰時(shí)，這會(huì)對(duì)交易進(jìn)行加密。當(dāng)付款到達(dá)目的地時(shí)，接收者可以使用發(fā)送方的公鑰解密交易。

這就是所謂的非對(duì)稱加密，因?yàn)樗蕾囉诿艽a學(xué)之間的一對(duì)鍵。它比對(duì)稱加密更安全，因?yàn)榘l(fā)送方和接收方都使用相同的密鑰。在這種情況下，密鑰本身也必須與支付一起傳輸，這意味著需要額外的安全層來(lái)保護(hù)密鑰。

哈希

區(qū)塊鏈也依賴于哈希值。哈希值是一種可以將任何類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字符串的加密方法。除了通過(guò)加密提供安全性，哈希值還創(chuàng)建了一個(gè)更高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，因?yàn)楣Ｖ档拇笮∈枪潭ǖ摹?/p>

加密哈希值算法的特點(diǎn)

加密哈希值算法必須滿足特定的標(biāo)準(zhǔn)才能有效：

·相同的輸入必須總是產(chǎn)生相同的輸出。無(wú)論您將數(shù)據(jù)放入哈希值算法中多少次，它都必須始終如一地在字符串中使用相同的字符產(chǎn)生相同的哈希值。

·輸入不能用輸出來(lái)推斷或計(jì)算。沒(méi)有辦法逆轉(zhuǎn)哈希值過(guò)程來(lái)查看原始數(shù)據(jù)集。

·輸入的任何更改都必須產(chǎn)生完全不同的輸出。即使在數(shù)據(jù)集中改變一個(gè)字符的情況，也應(yīng)該創(chuàng)建一個(gè)非常不同的哈希值。

·哈希值應(yīng)該是固定數(shù)量的字符，不管用作輸入的數(shù)據(jù)的大小或類型。

·創(chuàng)建哈希值應(yīng)該是一個(gè)快速的過(guò)程，它不會(huì)大量使用計(jì)算能力。

哈希是如何工作的？

區(qū)塊鏈對(duì)每一筆交易都進(jìn)行了處理，然后將它們組合成塊。哈希值指針將每個(gè)區(qū)塊連接到它的前身，方法是在前一個(gè)區(qū)塊中持有數(shù)據(jù)的哈希值。因?yàn)槊總€(gè)塊都會(huì)鏈接到它的前身，所以區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)是不可變的。哈希函數(shù)意味著任何事務(wù)的變更都會(huì)產(chǎn)生完全不同的哈希值，這將改變所有后續(xù)塊的哈希值。

不同的區(qū)塊鏈?zhǔn)褂貌煌募用芩惴ā１忍貛艆^(qū)塊鏈?zhǔn)褂玫氖荢HA256算法，該算法生成一個(gè)32字節(jié)的哈希值。Dogecoin和Litecoin都使用了Scrypt算法，這是一種更快、更輕的加密算法。

密碼學(xué)是一門復(fù)雜而詳細(xì)的科學(xué)，它超越了區(qū)塊鏈的范圍。在密碼學(xué)方面有大量的知識(shí)需要進(jìn)行研究，特別是對(duì)于更科學(xué)或數(shù)學(xué)上的傾向，這是一個(gè)值得探索的迷人主題。