比特幣的公鑰加密和數(shù)字簽名的基本原理解析

我們一步一步的講，先以最簡單的發(fā)電子郵件為例。

現(xiàn)在A向B發(fā)出一封email，這封郵件是加密的，根據(jù)之前的公鑰加密原理也就是非對稱加密原理，B是收email的，那么，A就拿著B的公鑰加密這個email信息，B收到后用自己的私鑰就可以解開這個email信息，知道里面的內(nèi)容。

大家對這個非對稱加密的流程已經(jīng)比較熟悉了，這里面有一個問題，如果這個email的信息很重要，當然，不重要也不需要非對稱加密了。我是說如果這個信息里面是關于錢的，最直接的說就是A在郵件里寫了，“我欠了B十萬塊錢”，這時候這個email就有了一點點類似欠條的法律效用。

問題來了，欠條都需要有個簽字簽名手印等憑證，這個email有什么憑證呢？沒有，只能說這個email是寫給B的，因為是B的公鑰加密的，也只有B能用自己的私鑰解開看到，但是沒有什么憑證說明是誰寫的。

這個時候就需要一個東西，叫做數(shù)字簽名，就像是現(xiàn)實世界的親筆簽名、按手印。

數(shù)字簽名如同指紋一樣獨一無二。怎么做呢？

A發(fā)信息給B，用自己的私鑰去加密這段信息，這時候B收到后，拿著A的公鑰（公開的），去驗證下是A發(fā)出的，這就是數(shù)字簽名。

這時候結(jié)合之前的方法，A發(fā)出的時候用A自己的私鑰對信息進行簽名，然后用B的公鑰進行加密，B收到后有B自己的私鑰解密看到信息，又可以用A的公鑰驗證簽名，整個流程就完成了。

用公鑰加密就是上圖，公鑰密碼的基本流程，用私鑰加密就是下圖，其實是一樣的，只不過翻了過來，一個用公鑰，一個用私鑰。

而私鑰加密相當于生成簽名，而用公鑰加密相當于驗證簽名。

公鑰和私鑰是成對出現(xiàn)的，有嚴謹?shù)臄?shù)學邏輯，用公鑰加密的密文只能用與之對應的私鑰進行解密；同樣的，用私鑰加密的密文需要與之對應的公鑰進行解密。也就是說用某個公鑰如果成功解密了密文，說明這個密文就是用和這個公鑰對應的私鑰加密得到的，而世界上掌握這個私鑰的人只有一個，也就是這個私鑰的主人。

講到這里，你就知道了，比特幣的交易信息傳遞，也是這樣的。

以上摘自比特幣的白皮書（中英文版本都放在上面），相信各位讀者第一次看到這圖的時候，也是比較懵逼的狀態(tài)，因為不理解非對稱加密（公鑰加密）的話，理解這個圖有一定困難。

從創(chuàng)始區(qū)塊開始的轉(zhuǎn)賬都在這一個鏈條上，產(chǎn)生新的比特幣的方法就是挖礦，也就是生成貨幣的過程。而每一個交易比特幣的人，或者說轉(zhuǎn)賬，我轉(zhuǎn)給你10個比特幣，這個信息就是我的私鑰對之數(shù)字簽名，收到比特幣的人拿我的公鑰進行驗證，就知道是我轉(zhuǎn)的，而我轉(zhuǎn)給你的信息就是我拿著你的公鑰加密的，這個別人看得到對應的地址，別人也知道我這個地址轉(zhuǎn)給你的地址，但是能使用這個地址上的比特幣的只有擁有私鑰的你一個人。地址對應的人具體是誰不知道，也就是公開透明的轉(zhuǎn)賬，但是又保護隱私的原理。

至于私鑰推出公鑰（反過來不行），公鑰推出公鑰哈希（反過來不行），公鑰哈希推出地址（反過來可以），這個過程不是很難的東西，隨意去網(wǎng)上搜索就可以知道。公鑰私鑰加密解密的過程在比特幣網(wǎng)絡上自動就完成了，你看到的就是比特幣從一個地址轉(zhuǎn)到另一個地址。

所以，整個密碼學系列文章講到這里就打通了整個知識鏈條，從隱藏法、移位替換法到維基尼亞加密法到恩尼格瑪機，然后講到非對稱加密、哈希函數(shù)，以及利用哈希函數(shù)的挖礦原理，利用非對稱加密的數(shù)字簽名。比特幣就是建構在這個密碼學之樹上的一個重要果實。

如果你認真讀過這一個系列的文章，相信會超過很多人對密碼學和比特幣的認知，而如果能做到這一點，我的工作就沒有白費，我也希望看到文章的你，當有朋友問你比特幣是什么的時候，比特幣怎么轉(zhuǎn)賬的時候甩出一句“你知道非對稱加密法嗎？你知道哈希函數(shù)的作用嗎？我來給你講講吧”，當然，你也可以把我的系列文章發(fā)給朋友，先搞清楚基本原理，后面的都好理解。
來源： 加密二鍋頭?