区块链的加密技术

数字加密技术是区块链技术应用和发展的关键。一旦加密方式被破解，区块链的数据安全将受到挑战，区块链的不可篡改性将不复存在。加密算法分为对称加密算法和非对称加密算法。非对称加密算法主要用于区块链。非对称加密算法中的公钥密码体制一般根据所基于的问题分为三类：大整数分解问题、离散对数问题类、椭圆曲线类。

一、区块链加密技术介绍

加密算法一般分为对称加密和非对称加密。非对称加密是指满足安全要求和所有权加密技术集成到区块链中，用于验证要求。非对称加密通常在加密和解密过程中使用两种非对称密码，称为公钥和私钥。非对称密钥对有两个特点：一是用其中一个密钥（公钥或私钥）加密信息后比特币交易公钥私钥，只能解密另一个对应的密钥。二是公钥可以公开给别人，私钥保密，别人不能从公钥中推导出对应的私钥。

非对称加密一般分为三大类：大整数分解问题、离散对数问题、椭圆曲线问题。大整数分解问题类别是指使用两个较大素数的乘积作为加密数。由于素数出现的不规则性，寻找裂缝只能通过不断的试算来完成。离散对数问题类是指一种基于离散对数的难解性和使用强单向哈希函数的非对称分布式加密算法。椭圆曲线类是指使用平坦的椭圆曲线来计算非对称特殊值的组，比特币就是使用这种类型的加密算法。

非对称加密技术在区块链中的应用场景主要包括信息加密、数字签名和登录认证。

(1）信息加密场景主要是信息的发送者（记为A）用接收者（记为B）的公钥对信息进行加密后再发送给B，B使用自己的私钥解密信息。比特币交易的加密属于这种场景。

(2）数字签名场景是发送方A用自己的私钥对信息进行加密后发送给B比特币交易公钥私钥，B用A的公钥对信息进行解密，从而保证信息的真实性由 A 发送。

(3）登录认证场景是客户端使用私钥加密登录信息然后发送到服务器，后者接收到后使用客户端的公钥解密认证登录信息它。

注意以上三种情况的区别：

信息加密是公钥加密，私钥解密，保证信息安全；数字签名是私钥加密公钥解密，保证数字签名的归属；登录认证私钥加密，公钥解密。

以比特币系统为例，其非对称加密机制如图1所示： 比特币系统一般通过调用操作系统底层的随机数发生器生成一个256位的随机数作为私钥比特币私钥总量庞大，极难遍历整个私钥空间用于获取比特币的私钥，因此密码学是安全的。为便于识别，将 256 位二进制形式的比特币私钥经过 SHA256 哈希算法和 Base58 转换，形成 50 个字符长度的易识别并将私钥写入用户。比特币的公钥是由私钥通过Secp256k1椭圆曲线算法生成的一个长度为65字节的随机数。公钥可用于生成比特币交易中使用的地址。生成过程是先对公钥进行SHA256和RIPEMD160双重哈希运算，生成一个长度为20字节的摘要结果（即Hash160的结果），然后将SHA256哈希算法和Base58转换成长度为 33 个字符的比特币地址。公钥的生成过程是不可逆的，即不能从公钥中推导出私钥。比特币的公钥和私钥通常存储在比特币钱包文件中，其中私钥是最重要的。丢失私钥意味着丢失对应地址资产的所有比特币。在现有的比特币和区块链系统中，根据实际应用需求，衍生出多私钥加密技术，以满足多重签名等更加灵活复杂的场景。