區(qū)塊鏈的密碼學(xué)介紹

本期將主要介紹哈希、環(huán)簽名、零知識證明、和多重簽名。

明文/ Plaintext

在密碼學(xué)中，明文是指傳送方想要接收方獲得的可讀信息。明文經(jīng)過加密所產(chǎn)生的信息被稱為密文，而密文經(jīng)過解密而還原得來的信息被稱為明文。

密文/ Ciphertext

在密碼學(xué)中，密文是明文經(jīng)過加密算法所產(chǎn)生的。因為密文是一種除非使用恰當(dāng)?shù)乃惴ㄟM(jìn)行解密，否則人類或計算機(jī)是不可以直接閱讀理解的加密形態(tài)，可以理解為被加密的信息。

環(huán)簽名/ Ring Signatures

因簽名中參數(shù) Ci（i=1，2，…，n）根據(jù)一定的規(guī)則首尾相接組成環(huán)狀而得名。其實就是實際的簽名者用其他可能簽字者的公鑰產(chǎn)生一個帶有斷口的環(huán)，然后用私鑰將斷口連成一個完整的環(huán)。任何驗證人利用環(huán)成員的公鑰都可以驗證一個環(huán)簽名是否由某個可能的簽名人生成。

數(shù)字簽名/ Digital Signatures

數(shù)字簽名（又稱公鑰數(shù)字簽名、電子簽名）是一種類似寫在紙上的簽名，但是使用了公鑰加密領(lǐng)域的技術(shù)實現(xiàn)，用于鑒別數(shù)字信息的方法，在網(wǎng)絡(luò)上可以使用數(shù)字簽名來進(jìn)行身份確認(rèn)。數(shù)字簽名是一個獨一無二的數(shù)值，若公鑰能通過驗證，那我們就能確定對應(yīng)的公鑰的正確性，數(shù)字簽名兼具可確認(rèn)性和不可否認(rèn)性。

多重簽名/ Multi-Signatures

多重簽名意味著在交易發(fā)生之前需要多個簽名或批準(zhǔn)。多重簽名會增加加密貨幣的安全性，這樣一個人就不能在未經(jīng)他人同意的情況下把所有的數(shù)字貨幣都拿走。

數(shù)字證書/ Digital Certificate

數(shù)字證書是區(qū)塊鏈中標(biāo)識各個節(jié)點的身份信息的一串?dāng)?shù)字，用以證明公鑰的歸屬以及內(nèi)容信息的合法性，在區(qū)塊鏈的非對稱加密中，一旦通過中間人攻擊將公鑰替換后將會破壞區(qū)塊鏈的安全體系，因此通過共識機(jī)制建立互相承認(rèn)的數(shù)字證書機(jī)制，在不需要第三方的情況下識別數(shù)據(jù)的合法性。

哈希/ 散列/ Hash

哈希又稱作“散列”，是一種數(shù)學(xué)計算機(jī)程序，它接收任何一組任意長度的輸入信息，通過哈希算法變換成固定長度的數(shù)據(jù)指紋輸出形式，如字母和數(shù)字的組合，該輸出就是“哈希值”。哈希使存儲和查找信息速度更快，因為哈希值通常更短所以更容易被找到。

同時哈希能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行加密，一個好的哈希函數(shù)在輸入域中很少出現(xiàn)哈希沖突，哈希一個特定文檔的結(jié)果總是一樣的，但找到具有相同哈希值的兩個文件在計算上是計算上不可行的。

安全哈希算法/ Secure Hash Algorithm 256 / SHA 256

SHA 256是 SHA 系列算法之一，由美國國安局設(shè)計、美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院發(fā)布的一套哈希算法，由于其摘要長度為 256bits，故稱 SHA 256。SHA 256 是保護(hù)數(shù)字信息的最安全的方法之一。

零知識證明/ Zero-Knowledge Proof

證明者和驗證者之間進(jìn)行交互，證明者能夠在不向驗證者提供任何有用的信息的情況下，使驗證者相信某個論斷是正確的。

計算上不可行/ Computationally Feasible

密碼算法依賴的原理是當(dāng)前計算不可行的數(shù)學(xué)問題，而“計算不可行”是一個在時間及空間上相對而言的概念，計算上不可行即表示一個程序是可處理的但是需要一個長得不切實際的時間（如幾十億年）來處理的步驟。通常認(rèn)為2的 80 次方個計算步驟是計算上不可行的下限。

暴力破解法/ Brute Force Attack / BFA

暴力破解法又名窮舉法，是一種密碼分析的方法，通過逐個推算猜測每一個可能解鎖安全系統(tǒng)的密鑰來獲取信息的方法。

哈希算法是一種強(qiáng)大的算法，可以把任意長度的輸入轉(zhuǎn)化成一個固定的簡短輸出，使存儲和查詢更為高效。

對區(qū)塊鏈來說，在鏈上存儲文件資源過于奢侈，因為鏈上資源極其稀少且寶貴，所以鏈上一般只存儲比較重要的交易信息或者一些比較小的哈希數(shù)據(jù)。

如果想要存儲一個電影在鏈上，是極為瘋狂的。一般說的分布式存儲，是指文件分布式的存儲的鏈下多個物理實體內(nèi)，把文件地址經(jīng)過哈希存儲到鏈上，通過查詢哈希值定位文件實體地址，再進(jìn)行查詢、復(fù)制、傳輸?shù)炔僮鳌?/p>

哈希加密算法對區(qū)塊鏈的意義是非常大的，區(qū)塊鏈的整個體系內(nèi)無法離開哈希加密算法，當(dāng)然其被區(qū)塊鏈廣泛采用的另一個重要原因是哈希算法足夠安全。

環(huán)簽名是一種數(shù)字簽名方案，為大眾所熟知是因為著名隱私幣門羅使用其實現(xiàn)匿名性。

零知識證明是另一種知名匿名幣ZCash使用的技術(shù)，并且零知識證明不僅僅應(yīng)用于匿名幣領(lǐng)域，在其他很多不想泄露自身信息，但需要進(jìn)行驗證的領(lǐng)域同樣適用。

比如在數(shù)字身份領(lǐng)域，可以通過零知識證明，在不泄露自身信息的情況下，證明我是我，其具有比較廣泛的潛在應(yīng)用場景。

多重簽名也是一項比較有用的技術(shù)，由于區(qū)塊鏈本身私鑰即資產(chǎn)的特性，掌握了私鑰就意味著掌握了資產(chǎn)。

在一些場景下，不適用冷錢包存儲，但金額比較大，完全交給一個人控制，風(fēng)險太大。

這種情況下可以使用多重簽名技術(shù)，必須超過指定數(shù)量的人簽名，資金才能夠轉(zhuǎn)移，對于防丟、防盜有重要意義。

多重簽名主要是用于保管資產(chǎn)，在一些業(yè)務(wù)中也會使用多簽技術(shù)來使業(yè)務(wù)開展更為順利。

比如加密貨幣借貸，可以把抵押資產(chǎn)存儲到多簽合約內(nèi)，增加一個第三方機(jī)構(gòu)，共同掌握資產(chǎn)。

平臺無法自行處置資產(chǎn)，因為最少需要2個人同意，第三方如和平臺合伙作惡，將付出名譽(yù)損失及承擔(dān)可能的法律責(zé)任，所以第三方的加入能夠增加借款人信心。

如借款人違約，第三方在確認(rèn)借款人違約的情況下，即使沒有借款人本人同意，第三方配合平臺也能順利完成違約情況下的資產(chǎn)處置，保證了業(yè)務(wù)能夠順利進(jìn)行。