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了解区块链就必须要知道密码学

如果想要深入了解区块链,首先需要了解密码学。区块链是对密码学的一个整合运用,理解了密码学,才能真正理解区块链。

密码学追溯历史可到古巴比伦时代,有数千年的历史,然而主要应用在军事、外交和情报领域。

了解区块链就必须要知道密码学配图(1)

密码学进入公众领域,还源于两件事。

1.标准加密系统——数据加密标准的诞生;

2.公钥加密算法(也称非对称加密算法)的发明。

密码学基本术语

加密:将明文编码为密文的过程被称之为加密。加密的方法称之为加密算法。

解密 :将密文解码为明文的过程称之为解密。它是加密的相反过程。同样,解密的方法称之为解密算法。

密玥:加密或解密所需要的除密码算法之外的关键信息。

了解区块链就必须要知道密码学配图(2)

密码学可分为:古典密码学、现代密码学、公钥密码学。

1949年以前,安全性基于加密算法的保密性,统称为古典密码学;

1949年,香农的信息论诞生为标志,密码学步入现代密码学阶段,基于复杂计算的密码学,其是一种对称加密算法;

1976年,Whitfield Diffie和Martin Hellman提出公钥密码机制,可以在不直接传递密钥的情况下,完成密文的解密。

1978年,RSA公钥密码机制出现,开启一个新的里程碑,公钥密码是非对称加密算法。

了解区块链就必须要知道密码学配图(3)

·古典密码阶段。


这一阶段是从古代到19世纪末,人类有众多的密码实践。比如两千多年前,罗马国王凯撒就开始使用目前称为“凯撒密码”的密码系统。

这一时期的密码专家常常靠直觉、猜测和信念来设计、分析密码,而不是凭借推理和证明。密码算法的基本手段是针对字符的替代和置换。


·近代密码阶段。


这一阶段是从20世纪初到1949年,人类开始使用机械代替手工计算,发明了机械密码机和更进一步的机电密码机,但是密码算法的安全性仍然取决于密码算法本身的保密。


·现代密码学阶段。


这一阶段是从1949年到1975年,1949年香农发表的划时代论文“保密系统的通信理论”,该文首先将信息论引入了密码,从而把已有数千年历史的密码学推向了科学的轨道。


·公钥密码学阶段。


自l976年开始一直延续到现在。


·密码朋克


1992年,Tim May成立密码朋克。

1993年,Eric Hughes创建了“密码朋克邮件列表”,来对抗受到监控的互联网电子邮件。这个团体是密码天才们的松散联盟,密码朋克在1992年到2001年间最为活跃,包括电脑黑客、密码学家和追求隐私的狂热者。

“密码朋克”运动兴起于美苏冷战的最后十年。其成员坚信,应该用强密码技术,保障个人自由和隐私,让其免受资本和政治等外在力量的攻击。

他们中很多都是无政府主义者和自由主义者,包括“维基解密”的创始人阿桑奇、Facebook的创始人之一肖恩·帕克、BT下载的创始人布拉姆·科恩等。当然,还有中本聪。

了解区块链就必须要知道密码学配图(4)

他们极力主张用密码技术保护个人隐私不受其他人或者政府的侵犯,但在当时,密码技术并没有广泛应用在日常生活中,而是被政府垄断,主要用于情报和保密。

然而在2008年,中本聪发布了比特币的白皮书,燃起了密码朋克们的激情,一场波澜壮阔的社会实验就此展开。

这场运动的参与者们,为人类带来了无数的开源加密协议。其中一些协议,已经成为了互联网通信的基石。


·密码学在区块链中的作用


区块链之所以能够解决人与人之间的信任问题,是因为它的不可篡改性,而这种特性本质上又是基于密码学算法来实现的。因此密码学在区块链中的地位很关键,如果说区块链是信任的基石,那么密码学则是区块链的基石。

密码学具备以下三个核心技术特点:

1.机密性。

在信息数据传输的时候,会进行加密处理。如果信息被未获授权或者不拥有相应密钥的人拿到,是无法读取信息原文的,这就是密码学中的信息加密性。

2.完整性。

即所传输的信息要保证是完整状态,不能在中间被恶意篡改或者增添、删除一些信息。比如一张欠条,其中的金额数字、归还日期以及欠款人等关键信息,不能够被涂改,否则就认为是完整性遭到破坏,直接作废,这就是最常见的一种对信息完整性的要求。

3.可用性。

指相应的密码学的信息,在任何一个时间下都应该可以被外界所用。如上一段所述的欠条,它应该保证在任何时候都能被拿出来、被展示出来,而不应该遗失、损毁。这就是信息安全中的可用性,也是信息安全保护的重要范畴。

区块链的特点是因其能够保证不可篡改,能够在原本互相不信任的人群或者不信任的机构之间,通过密码学的算法来传递一种信任。

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不可篡改的特性是通过三方面来实现的:

1、数字签名

数字签名表达的是对信息的确权,保证了信息的完整性以及发送方的授权关系,发送方确认信息是由他发送,接收方确认消息来自相应的发送方,并且没有被篡改过,也没有被恶意攻击过。

2、时间戳

时间戳是在区块链的纵向保证数据的完整性,借助Hash链式的关系来保证前后的信息没有被篡改过。

3、集体维护

集体维护保证数据可用性。区块链是基于分布式系统,特点就是能够更有效的提供对外服务,中心化系统一旦宕机就无法运行,而分布式系统即便部分节点失效,其它节点一样可以继续提供服务。

密码学是在加密和破译的争斗实践中发展起来的,研究的目的是在不安全的信息通道中传输安全信息。密码学也是构建安全信息系统的核心。

责任编辑: Wely

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