區塊鏈唯一碼
❶ 區塊鏈的密碼是什麼(區塊鏈的密鑰是什麼)
區塊鏈密碼演算法是怎樣的？區塊鏈作為新興技術受到越來越廣泛的關注，是一種傳統技術在互聯網時代下的新的應用，這其中包括分布式數據存儲技術、共識機制和密碼學等。隨著各種區塊鏈研究聯盟的創建，相關研究得到了越來越多的資金和人員支持。區塊鏈使用的Hash演算法、零知識證明、環簽名等密碼演算法:
Hash演算法
哈希演算法作為區塊鏈基礎技術，Hash函數的本質是將任意長度（有限）的一組數據映射到一組已定義長度的數據流中。若此函數同時滿足：
（1）對任意輸入的一組數據Hash值的計算都特別簡單；
（2）想要找到2個不同的擁有相同Hash值的數據是計算困難的。
滿足上述兩條性質的Hash函數也被稱為加密Hash函數，不引起矛盾的情況下，Hash函數通常指的是加密Hash函數。對於Hash函數，找到使得被稱為一次碰撞。當前流行的Hash函數有MD5,SHA1,SHA2,SHA3。
比特幣使用的是SHA256，大多區塊鏈系統使用的都是SHA256演算法。所以這里先介紹一下SHA256。
1、SHA256演算法步驟
STEP1：附加填充比特。對報文進行填充使報文長度與448模512同餘（長度=448mod512），填充的比特數范圍是1到512，填充比特串的最高位為1，其餘位為0。
STEP2：附加長度值。將用64-bit表示的初始報文（填充前）的位長度附加在步驟1的結果後（低位位元組優先）。
STEP3：初始化緩存。使用一個256-bit的緩存來存放該散列函數的中間及最終結果。
STEP4：處理512-bit（16個字）報文分組序列。該演算法使用了六種基本邏輯函數，由64步迭代運算組成。每步都以256-bit緩存值為輸入，然後更新緩存內容。每步使用一個32-bit常數值Kt和一個32-bitWt。其中Wt是分組之後的報文，t=1,2,...,16。
STEP5：所有的512-bit分組處理完畢後，對於SHA256演算法最後一個分組產生的輸出便是256-bit的報文。
作為加密及簽名體系的核心演算法，哈希函數的安全性事關整個區塊鏈體系的底層安全性。所以關注哈希函數的研究現狀是很有必要的。
2、Hash函的研究現狀
2004年我國密碼學家王小雲在國際密碼討論年會（CRYPTO）上展示了MD5演算法的碰撞並給出了第一個實例（CollisionsforhashfunctionsMD4,MD5,HAVAL-128andRIPEMD，rumpsessionofCRYPTO2004，，EuroCrypt2005）。該攻擊復雜度很低，在普通計算機上只需要幾秒鍾的時間。2005年王小雲教授與其同事又提出了對SHA-1演算法的碰撞演算法，不過計算復雜度為2的63次方，在實際情況下難以實現。
2017年2月23日谷歌安全博客上發布了世界上第一例公開的SHA-1哈希碰撞實例，在經過兩年的聯合研究和花費了巨大的計算機時間之後，研究人員在他們的研究網站SHAttered上給出了兩個內容不同，但是具有相同SHA-1消息摘要的PDF文件，這就意味著在理論研究長期以來警示SHA-1演算法存在風險之後，SHA-1演算法的實際攻擊案例也浮出水面，同時也標志著SHA-1演算法終於走向了生命的末期。
NIST於2007年正式宣布在全球范圍內徵集新的下一代密碼Hash演算法，舉行SHA-3競賽。新的Hash演算法將被稱為SHA-3，並且作為新的安全Hash標准，增強現有的FIPS180-2標准。演算法提交已於2008年10月結束，NIST分別於2009年和2010年舉行2輪會議，通過2輪的篩選選出進入最終輪的演算法，最後將在2012年公布獲勝演算法。公開競賽的整個進程仿照高級加密標准AES的徵集過程。2012年10月2日，Keccak被選為NIST競賽的勝利者，成為SHA-3。
Keccak演算法是SHA-3的候選人在2008年10月提交。Keccak採用了創新的的「海綿引擎」散列消息文本。它設計簡單，方便硬體實現。Keccak已可以抵禦最小的復雜度為2n的攻擊，其中N為散列的大小。它具有廣泛的安全邊際。目前為止，第三方密碼分析已經顯示出Keccak沒有嚴重的弱點。
KangarooTwelve演算法是最近提出的Keccak變種，其計算輪次已經減少到了12，但與原演算法比起來，其功能沒有調整。
零知識證明
在密碼學中零知識證明（zero-knowledgeproof,ZKP）是一種一方用於向另一方證明自己知曉某個消息x，而不透露其他任何和x有關的內容的策略，其中前者稱為證明者（Prover），後者稱為驗證者（Verifier）。設想一種場景，在一個系統中，所有用戶都擁有各自全部文件的備份，並利用各自的私鑰進行加密後在系統內公開。假設在某個時刻，用戶Alice希望提供給用戶Bob她的一部分文件，這時候出現的問題是Alice如何讓Bob相信她確實發送了正確的文件。一個簡單地處理辦法是Alice將自己的私鑰發給Bob，而這正是Alice不希望選擇的策略，因為這樣Bob可以輕易地獲取到Alice的全部文件內容。零知識證明便是可以用於解決上述問題的一種方案。零知識證明主要基於復雜度理論，並且在密碼學中有廣泛的理論延伸。在復雜度理論中，我們主要討論哪些語言可以進行零知識證明應用，而在密碼學中，我們主要討論如何構造各種類型的零知識證明方案，並使得其足夠優秀和高效。
環簽名群簽名
1、群簽名
在一個群簽名方案中，一個群體中的任意一個成員可以以匿名的方式代表整個群體對消息進行簽名。與其他數字簽名一樣，群簽名是可以公開驗證的，且可以只用單個群公鑰來驗證。群簽名一般流程：
（1）初始化，群管理者建立群資源，生成對應的群公鑰（GroupPublicKey）和群私鑰（GroupPrivateKey）群公鑰對整個系統中的所有用戶公開，比如群成員、驗證者等。
（2）成員加入，在用戶加入群的時候，群管理者頒發群證書（GroupCertificate）給群成員。
（3）簽名，群成員利用獲得的群證書簽署文件，生成群簽名。
（4）驗證，同時驗證者利用群公鑰僅可以驗證所得群簽名的正確性，但不能確定群中的正式簽署者。
（5）公開，群管理者利用群私鑰可以對群用戶生成的群簽名進行追蹤，並暴露簽署者身份。
2、環簽名
2001年，Rivest,shamir和Tauman三位密碼學家首次提出了環簽名。是一種簡化的群簽名，只有環成員沒有管理者，不需要環成員間的合作。環簽名方案中簽名者首先選定一個臨時的簽名者集合,集合中包括簽名者。然後簽名者利用自己的私鑰和簽名集合中其他人的公鑰就可以獨立的產生簽名,而無需他人的幫助。簽名者集合中的成員可能並不知道自己被包含在其中。
環簽名方案由以下幾部分構成：
（1）密鑰生成。為環中每個成員產生一個密鑰對(公鑰PKi,私鑰SKi)。
（2）簽名。簽名者用自己的私鑰和任意n個環成員(包括自己)的公鑰為消息m生成簽名a。
（3）簽名驗證。驗證者根據環簽名和消息m,驗證簽名是否為環中成員所簽,如果有效就接收,否則丟棄。
環簽名滿足的性質：
（1）無條件匿名性:攻擊者無法確定簽名是由環中哪個成員生成,即使在獲得環成員私鑰的情況下,概率也不超過1/n。
（2）正確性:簽名必需能被所有其他人驗證。
（3）不可偽造性:環中其他成員不能偽造真實簽名者簽名,外部攻擊者即使在獲得某個有效環簽名的基礎上,也不能為消息m偽造一個簽名。
3、環簽名和群簽名的比較
（1）匿名性。都是一種個體代表群體簽名的體制，驗證者能驗證簽名為群體中某個成員所簽，但並不能知道為哪個成員，以達到簽名者匿名的作用。
（2）可追蹤性。群簽名中，群管理員的存在保證了簽名的可追蹤性。群管理員可以撤銷簽名，揭露真正的簽名者。環簽名本身無法揭示簽名者,除非簽名者本身想暴露或者在簽名中添加額外的信息。提出了一個可驗證的環簽名方案,方案中真實簽名者希望驗證者知道自己的身份,此時真實簽名者可以通過透露自己掌握的秘密信息來證實自己的身份。
（3）管理系統。群簽名由群管理員管理，環簽名不需要管理，簽名者只有選擇一個可能的簽名者集合，獲得其公鑰，然後公布這個集合即可，所有成員平等。
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第4課區塊鏈中的密碼學學習總結這是加入公Ulord深度學習第四課，楊博士給大家主講區塊鏈中的密碼學問題，本期課程令讓我弄懂了一個一直困擾著我的關於公鑰和私鑰的問題，他們之間到底是什麼關系？再這次學習中我得到了答案，現在我把我學習到的內容跟大家分享一下。
區塊鏈里的公鑰和私鑰，是非對稱加密里的兩個基本概念。
公鑰與私鑰，是通過一種演算法得到的一個密鑰對，公鑰是密鑰對中公開的部分，私鑰是非公開的部分。公鑰通常用於加密會話，就是消息或者說信息，同時，也可以來用於驗證用私鑰簽名的數字簽名。
私鑰可以用來進行簽名，用對應的公鑰來進行驗證。通過這種公開密鑰體製得到的密鑰對能夠保證在全世界范圍內是唯一的。使用這個密鑰對的時候，如果用其中一個密鑰加密數據，則必須用它對應的另一個密鑰來進行解密。
比如說用公鑰加密的數據就必須用私鑰才能解密，如果用私鑰進行加密，就必須要對應的公鑰才能解密，否則無法成功解密。另外，在比特幣的區塊鏈中，則是通過私鑰來計算出公鑰，通過公鑰來計算出地址，而這個過程是不可逆的。
什麼是區塊鏈加密演算法？區塊鏈加密演算法（EncryptionAlgorithm）
非對稱加密演算法是一個函數，通過使用一個加密鑰匙，將原來的明文文件或數據轉化成一串不可讀的密文代碼。加密流程是不可逆的，只有持有對應的解密鑰匙才能將該加密信息解密成可閱讀的明文。加密使得私密數據可以在低風險的情況下，通過公共網路進行傳輸，並保護數據不被第三方竊取、閱讀。
區塊鏈技術的核心優勢是去中心化，能夠通過運用數據加密、時間戳、分布式共識和經濟激勵等手段，在節點無需互相信任的分布式系統中實現基於去中心化信用的點對點交易、協調與協作，從而為解決中心化機構普遍存在的高成本、低效率和數據存儲不安全等問題提供了解決方案。
區塊鏈的應用領域有數字貨幣、通證、金融、防偽溯源、隱私保護、供應鏈、娛樂等等，區塊鏈、比特幣的火爆，不少相關的top域名都被注冊，對域名行業產生了比較大的影響。
區塊鏈的密碼技術有
密碼學技術是區塊鏈技術的核心。區塊鏈的密碼技術有數字簽名演算法和哈希演算法。
數字簽名演算法
數字簽名演算法是數字簽名標準的一個子集，表示了只用作數字簽名的一個特定的公鑰演算法。密鑰運行在由SHA-1產生的消息哈希：為了驗證一個簽名，要重新計算消息的哈希，使用公鑰解密簽名然後比較結果。縮寫為DSA。
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數字簽名是電子簽名的特殊形式。到目前為止，至少已經有20多個國家通過法律認可電子簽名，其中包括歐盟和美國，我國的電子簽名法於2004年8月28日第十屆全國人民代表大會常務委員會第十一次會議通過。數字簽名在ISO7498-2標准中定義為：「附加在數據單元上的一些數據，或是對數據單元所作的密碼變換，這種數據和變換允許數據單元的接收者用以確認數據單元來源和數據單元的完整性，並保護數據，防止被人（例如接收者）進行偽造」。數字簽名機制提供了一種鑒別方法，以解決偽造、抵賴、冒充和篡改等問題，利用數據加密技術、數據變換技術，使收發數據雙方能夠滿足兩個條件：接收方能夠鑒別發送方所宣稱的身份；發送方以後不能否認其發送過該數據這一事實。
數字簽名是密碼學理論中的一個重要分支。它的提出是為了對電子文檔進行簽名，以替代傳統紙質文檔上的手寫簽名，因此它必須具備5個特性。
（1）簽名是可信的。
（2）簽名是不可偽造的。
（3）簽名是不可重用的。
（4）簽名的文件是不可改變的。
（5）簽名是不可抵賴的。
哈希（hash）演算法
Hash，就是把任意長度的輸入（又叫做預映射，pre-image），通過散列演算法，變換成固定長度的輸出，該輸出就是散列值。這種轉換是一種壓縮映射，其中散列值的空間通常遠小於輸入的空間，不同的輸入可能會散列成相同的輸出，但是不可逆向推導出輸入值。簡單的說就是一種將任意長度的消息壓縮到某一固定長度的消息摘要的函數。
哈希（Hash）演算法，它是一種單向密碼體制，即它是一個從明文到密文的不可逆的映射，只有加密過程，沒有解密過程。同時，哈希函數可以將任意長度的輸入經過變化以後得到固定長度的輸出。哈希函數的這種單向特徵和輸出數據長度固定的特徵使得它可以生成消息或者數據。
以比特幣區塊鏈為代表，其中工作量證明和密鑰編碼過程中多次使用了二次哈希，如SHA(SHA256(k))或者RIPEMD160(SHA256(K)),這種方式帶來的好處是增加了工作量或者在不清楚協議的情況下增加破解難度。
以比特幣區塊鏈為代表，主要使用的兩個哈希函數分別是：
1.SHA-256，主要用於完成PoW（工作量證明）計算；
2.RIPEMD160，主要用於生成比特幣地址。如下圖1所示，為比特幣從公鑰生成地址的流程。