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区块链核心技术之——密码学原理(一)

2019-12-02 20:29 编辑:btc268.com 来源:区块链资讯

  

  区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构,并以密码学方式保证不可篡改和不可伪造的分布式账本。区块链有四项不可缺的核心技术,分别是分布式存储、共识机制、密码学原理和智能合约。

  区块链技术已经在很多行业中展现出了巨大的应用潜力,这正是由区块链技术本身的优势决定的。区块链属于算法高度密集的工程,其应用了大量的密码学算法。区块链达成的共识本质上是对密码算法所基于的数学难题的共识,所以密码技术可以看作是区块链技术的核心。

  区块链主要

  密码算法?

  区块链最初所用到的密码算法主要有杂凑算法和数字签名算法,随着区块链技术的发展,越来越多的密码算法逐渐被引入到区块链中,如环签名、多重签名、零知识证明、同态密码以及安全多方计算等。可以说,密码算法的安全决定着区块链技术的安全。

  杂凑算法主要用于工作量证明(POW)、区块的构建以及地址的生成。在工作量证明中,负责打包交易的矿工为了找到满足特定格式的消息摘要需要进行大量的 Hash 运算。在区块的构建过程中,每一个区块头中都包含上一个区块头的 Hash 值,杂凑算法将该区块的交易记录逐层生成消息摘要,并以Merkle Tree的格式存储最终的消息摘要,以便于检验交易记录的存在。在数字资产转移流通时,需要生成地址,地址一般都是公钥的杂凑值。

  数字签名是电子签名的一种重要技术,能够解决电子数据交换过程中的伪造、抵赖、冒充和篡改等问题,利用杂凑函数压缩技术和公钥加密技术,使收发数据双方确保:接收方能够鉴别发送方所宣称的身份,发送方以后不能否认其发送过该数据这一事实。在区块链技术中,数字资产的转移需要资产持有人对该交易进行签名,经签名广播后,全网节点都可以验证交易的真伪。

  为了进一步提高安全性,部分区块链技术引入了多重签名,即单个地址进行数字资产转移时需要多个私钥签名才能支付,从而保证资金的安全。

  环签名是一种可以隐藏签名者身份的密码技术。在环签名方案中,环结构中一个成员可以利用其自身的私钥和其他成员的公钥进行签名,但却不需要征得其他成员的允许,而验证者只知道签名来自这个环,但不知道谁是真正的签名者。环签名解决了签名者身份匿名问题,环签名允许一个成员代表一组人进行签名而不泄漏签名者的信息。

  零知识证明是一种在无需泄露数据自身信息的前提下证明某些数据运算的一种密码技术,允许两方(证明者和验证者)来(被)证明某个提议是真实的,且无需泄露除了它是真实的之外的任何信息。零知识证明具有完备性、合理性、零知识性,在区块链技术中实现了信息匿名化,从而保护用户的隐私。

  同态加密是一种无需对加密数据进行解密就可以实现某些计算的密码技术。它允许密文进行特定的代数运算得到新的密文,将其解密所得到的结果与对相应明文进行同样的运算结果保持一致。在区块链技术应用中,同态加密技术可以加密公有链上的数据以保护隐私,且并不改变其为公有链的属性;同时,可以随时对公有链上的加密数据进行审计。

  安全多方计算是一种可以保证各参与方不泄露各自信息并能进行特定计算的密码技术。在区块链中,敏感的数据不能直接放到链上,此时可以将数据分成一些碎片,分开存储,单独获取部分碎片不能得到原始数据的任何信息。运用安全多方计算可以利用这些碎片进行与原始数据一样的操作,并能保证隐私性。

随着应用需求的多样化和区块链技术的发展,越来越多的密码技术会融入到区块链技术中。密码学不仅在区块链协议层发挥作用,还在网络层、应用层默默守护着。区块链也将会继续刺激密码技术的创新和发展。
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