區塊鏈的密碼學基礎

2021-10-03 14:32:09 字數 1385 閱讀 3322

1、雜湊函式的三個重要的性質

a.collision resistance

什麼是collision?當x≠y但h(x)=h(y),這時就稱為乙個collision。

什麼是collision resistance?比方說有個x1,他的雜湊值是h(x1)。但我們很難找出乙個x2來,使他的h(x2)=h(x1)。一般情況下,我們只能用遍歷的方法算。所以,一旦x1被黑客篡改,我們能很快發現x1這個資料被篡改了。這就叫collision resistance.

我們需要知道,雜湊函式是否具有這個性質是很難被證明的。但有的雜湊函式沒有collision resistance的性質,這已經被證明出來,這時候這個雜湊函式就不能被使用了。比如著名的md5函式,我記得我本科做數學建模最後提交檔案就要用md5,很多****也要用到md5,但是後來它被證明不能保證colision resistance,用的就越來越少了。

b.hiding

hiding是指雜湊函式的計算過程是不可逆的,簡單說就是隱藏輸入。即使我們知道了函式和輸出,也推不出來輸入。

當然,如果在輸入空間相對有限的情況下,我們通過可以乙個乙個算,把輸入是啥算出來。所以我們一般要求輸入空間是無窮大的,且相對均勻。

c.puzzle friendly

這個性質和位元幣挖礦有關係。

意思是指,如果我們要算得某一值,要求他的雜湊值正好落在某一的值域,那麼我們是不可能通過捷徑算出來的。如果非要算,只能乙個乙個遍歷。

所謂區塊鏈就是把乙個乙個區塊給鏈起來,而每乙個區塊都有乙個head,head裡有乙個域,這個域我們可以設定隨機數nonce,所謂「位元幣挖礦」,就是我們要找定這麼乙個隨機數nonce,使h(nonce)正好落在這個區塊的值域裡。

所以我們要挖礦(找這個隨機數),工作量是無比巨大的,一般只能由超大型計算機去完成。

位元幣中用的雜湊函式,是sha-256。如果有人想證明它不是collision resistance的,完全可以去嘗試算。當然,一旦你證明出來了,位元幣就不值錢了。無數密碼學家至今也無法證明它不是collision resistance。

2.公鑰public key和私鑰private key

打個比方,公鑰相當於你的銀行賬戶,私鑰相當於你的銀行密碼。公鑰是以明文形式在網際網路傳播的,用於加密;私鑰是只有自己有的,用於解密。公鑰和私鑰是一對的。

比方說靜香要傳一封信給大雄,她可以用大雄的公鑰對這個資訊加密,大雄然後再用他自己的私鑰進行解密。大雄的私鑰只有他自己知道,小新都不知道。所以,加密的公鑰,是不怕別人知道的,任何人都可以用公鑰加密去給你寫信。

建立位元幣賬戶時,系統會自動給你一對公鑰和私鑰。在位元幣中,私鑰用於簽名,公鑰用於別人去驗證簽名,也即驗證出這個資訊確實是你發布的。

注意,一對公鑰和私鑰,是隨機生成的。基本不可能正好有兩個人的一對公私鑰相同,相同的概率比你當上中國首富的概率都小,完全可以放心。

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