深入了解密码学和比特币的基础知识

你知道比特币和密码学是紧密相连的吗?是的,这听起来可能很奇怪,但比特币的整个基础都建立在使用公钥加密和哈希功能的基础上。让我们在这篇博客中深入了解一下密码学和比特币的基础知识。这包括:为什么它有用以及它与比特币的关系。
什么是密码学

从基本意义上讲,密码学是“秘密写作”。至少这是单词“kryptos”和“graphein”的希腊语词根的意思。密码学可以用来记录信息,这样它就不会被第三方发现。密码学还可以用来确保发送消息的人实际上就是他们所说的那个人。

计算密码学-三个分支

密码学是一门非常复杂的科学,但现代计算密码学有三个主要分支:

· 对称密钥
· 非对称密钥(或者更常见的“公钥”)
· 哈希函数

对称密钥密码学

在对称密钥密码学中,在发送方和接收方之间使用一个密钥来加密(或伪装)和解密(或显示)消息。比特币不使用对称密钥加密,所以让我们继续讨论其他两个分支,了解它们的重要性。

公钥密码学

公钥密码学使用一个公钥和一个私钥来进行消息交换。公钥是允许公开的,任何人都可以看到它们;私有密匙永远不能共享(这很复杂,不是吗?)我们应该感谢RSA公司在1977年首次描述了这个算法。在最简单的情况下,该算法要求攻击者分解非常大的质数,以便解码密钥和解密消息。在这种情况下,“大”的数字目前从2048位开始——你可以试着把你的头绕到这么大的数字上!

使用公钥和私钥可以允许加密消息的两种不同模式。举个例子:比如Alice,从她的朋友Bob那里检索一个公钥。如果Alice使用Bob的公钥加密消息,则只有Bob能够解密消息。因此,Alice可以给Bob发送一条秘密消息。但是信息的真实性呢?Bob怎么知道Alice发送了它?

公钥密码学的第二个主要用途是对消息进行数字“签名”,以验证Alice确实首先对消息进行了加密。Alice可以使用她的私钥对消息进行“签名”,这样任何拥有Alice公钥的人都可以解密消息并验证只有Alice可以发送消息。公钥和私钥不可逆转地连接在一起,允许任何想要证明消息源自Alice。记住这一点——比特币广泛地使用着公钥,所以我们会稍后详细讨论它。

好了,这是我们的第一个积木。让我们先讨论一下哈希函数,然后再讨论这些元素在比特币中具体是如何发挥作用的。

哈希函数

哈希函数有两个关键特性:

1. 获取任意长度的输入并生成固定大小的输出
2. 将输出打乱,这样就无法识别它来自于给定的输入。

这意味着可以对整个文件(比如1 GB的应用程序文件)进行哈希,以生成惟一标识文件的256位输出。为什么这很重要?如果给我一个文件和一个哈希,我可以重新生成哈希并验证给定的文件没有以任何方式被修改。

唷,我们通过了技术细节。这和比特币有什么关系呢?

比特币使用

每个使用加密货币的人都有一个“私钥”,但是您知道这个私钥仅仅是通过上面讨论的公钥加密方法生成的密钥吗?比特币使用了secp256k1的椭圆曲线加密方法来产生一对256位长的密钥(试试在你下次的晚宴上使用这一点知识吧!)

假设Alice想给Bob发送一个比特币。Alice创建一条消息或交易,并将Bob的公钥附加到交易中。Alice用她的私钥签署交易,保证任何查看它的人都知道Alice是发送者。如何?Alice的公钥被链接到她的私钥。如果有人能够用她的公钥解密Alice的签名,那么他们就知道签名的人一定是Alice。当然,我们可以讨论关于交易的更多细节,但在其核心是交易只是一个消息,它使用公钥加密来验证发送方的真实性。很酷吧!

区块链和哈希

那么哈希是如何发挥作用的呢?

比特币中臭名昭著的区块链是一长串区块,每个区块都通过一个哈希来链接到前一个区块。这就是比特币“去中心化”的闪光点。没有中央服务器包含验证比特币交易所需的私钥;这些都是在分类帐里做的。

从起始块(区块链中的第一个块)开始,每个块都可以一个一个地跟踪。这就是去中心化货币系统的美妙之处——没有人负责这个系统,因为每个人都可以通过区块链轻松地验证发生过的每一笔交易。

密码学和比特币基础

在这篇文章中,我们只是触及了众所周知的冰山一角——关于密码学和比特币的基础知识还有很多需要挖掘。

我希望你喜欢这篇关于密码学和比特币基础的文章!比特币和其他加密货币是难以置信的复杂和迷人。只有时间才能告诉我们哪种加密货币将成为游戏中的下一个主要玩家——所以请务必在游戏展开时回头查看详细内容!
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