用比特幣的中間層知識完善區塊鏈認知

買賣虛擬貨幣

來源| 伊特瞅見責編 | Carol出品 | 區塊鏈大本營(blockchain_camp)

區塊鏈的知識為啥看了這麼多還是有疑惑?

一是當下已然娛樂時代,慣常用宣傳代替理論。

二是大家在認知中習慣於因果的套路。對很多事物先看到果,然後再看因,繼而就得出了因果。此法一般有用,但不常常有效,因為忽略了中間層,所以可能會得出一個有巨大偏差的因果。

例如華為公司,常見華為“果”是高創新、高利潤,再看華為的“因”是高薪、狼性文化、大研發等等,然後就得出個“狼性就能高利潤”的因果。

這當然是謬誤,因為這個因果忽略了華為重要的“中間層”——從1998年開始到2007年結束,華為用10年時間,砸了幾十億美元,在IBM的傾力支援下完成的真正意義的數字化轉型【1】。

今天(2019年)很多公司在未來5年規劃中才準備大動干戈的數字化轉型,華為在十多年前就高質量的實現了,這才是華為卓然不群的關鍵點。

“磨刀”完畢,說說區塊鏈的中間層。現在百度一下,可見區塊鏈有四要素:分散式資料儲存、點對點傳輸、共識機制、加密演算法。對此很多讀者數年前就已經刷過了,但是為啥還是疑惑?因為四要素不是區塊鏈的真相,只是區塊鏈的四個特徵,區塊鏈另有自己的“中間層”。因此,我們還得從比特幣說起。

中本聰創造了第一個在網際網路上成功執行的去中心化實驗金融體系——比特幣,這也是今天廣義區塊鏈的發端。關於比特幣的基礎執行機制,大家可以閱讀中教主唯一傳世的著作《比特幣白皮書》。

當年的中本聰,並不知道今天成為趨勢的廣義區塊鏈。他只是專注於怎麼建設一個在網際網路上絕對安全可靠,去除中心以及第三方中介,全員參與、完全可信的貨幣發行與交易機制,這也算得“區塊鏈教”的原教旨。基於這一初心,中本聰的比特幣世界其實是由三個要素構成:非對稱加密演算法機制、區塊鏈賬本和節點(礦工)。我們先來說說非對稱加密演算法機制。

比特幣中的非對稱加密演算法機制

中本聰對於密碼學與加密演算法的純熟應用,是比特幣系統中最讓人稱道的天才之一。此中的非對稱加密演算法機制,主要包含:私鑰、公鑰、數字簽名三個關鍵技術點和配套的非對稱加密演算法。

先說說資訊加密,在人類社會的發展歷程中,對資訊加密和破密的第一剛需就是軍隊。在古羅馬時代人類為了加密已經可以熟練使用“金鑰”機制。所謂金鑰,就是可以對原始資料進行加密,也可以對加密資料進行解密的東東。

例如“baby”這個單詞,我們採用金鑰為1的向後錯位加密演算法(b向後錯1位是c,a向後錯1位是b...),那麼加密後就變成了“cbcz”,解密時用金鑰1向前反推即可。在漫長的歷史中,人類圍繞單金鑰的演算法演變原來越複雜,到二戰時英德雙方在基於單金鑰的電報加密和破密方面鬥智鬥勇,精彩紛呈,並直接改變了二戰的程序。

非對稱加密演算法於1976年發明,經過不斷最佳化演變,目前號稱人類最安全的加密演算法,非對稱加密主要的業務機制是:

1)加解密使用金鑰,金鑰即可用於加密,也可用於解密;

2)現在有配對的兩個金鑰,稱為私鑰A和公鑰B,此為非對稱;

3)用私鑰A加密的資訊,可以用配對公鑰B解密;

4)用公鑰B加密的資訊,可以用配對私鑰A解密;

5)目前人類的算力,理論上還不能破解非對稱加密。

非對稱加密演算法出現後,在安全認證、資訊傳輸加密等方面得到大量應用。但到了中本聰這裡,讓非對稱加密演算法陡然一變,成為了去中心化設計中最為耀眼的創造之一,這也是中本聰心心念唸的東西,他在《比特幣白皮書》中,一上來就得瑟此創造:“Digital signatures provide part of the solution”。

見上圖,是筆者自繪的簡化版的比特幣交易模型,其主要過程如下:

(1) 使用者A、使用者B交易時都是使用私鑰,但暴露在網路上的是經非對稱加密演算法計算得出的與各自私鑰唯一匹配的公鑰,透過公鑰不能反推得到私鑰,這很好地保護了使用者的隱私性;

(2)使用者A發起交易時,主要資訊包括:a、發起者的錢包(公鑰)地址;b、交易金額;c、接收者(使用者B)公鑰地址;d、交易發起者(使用者A)用自己的私鑰對本次交易確認的數字簽名。

(3)此時要解密交易資訊(以或得使用者A的“轉賬款”)需要同時解開使用者A和使用者B兩個金鑰的複合加密內容:a、發起者使用者A的加密資訊(發起者的私鑰數字簽名);b、接收者使用者B自己的身份加密(接收者的公鑰)。

(4)接受者只需要透過自己的私鑰和網路公開可得的發起者(此處為使用者A)的公鑰就能實現交易資訊的解密。

這個機制從業務邏輯上實現了發起者對交易的有效確認及不可篡改,實現了接收者憑唯一有效身份(個人私鑰)解密交易。

理論上我們推演了上述邏輯,比特幣系統安全執行這麼多年的實踐也證明其安全有效:使用者A和使用者B可以自由、安全的大額轉賬(考慮到現在一個比特幣價值數千美元),這也就是比特幣實現“去中心化的點對點安全可靠交易”的基礎之一:“Digital signatures provide part of the solution。”

而各位看官,您再瞅瞅,此時的比特幣系統雖然和QQ一樣是點對點的資訊互動,但是已經不需要像QQ那樣搞箇中心資料庫存放你的賬號、密碼了。您只要拿好自己的私鑰,永遠沒人能盜走你的號。您只用憑個人私鑰就能獨闖江湖了,這真的是開啟了魔盒,中本聰用私鑰、公鑰和數字簽名幹掉了勞什子的資料中心!從此你的世界你說了算!有時我想,這是不是中教主隱世的原因之一?

當然,實際的比特幣交易要略複雜,主要是多了“公鑰”與“錢包地址”的對稱加密轉換。【2】

另外,在比特幣的世界中,私鑰非常重要(很多人存在隨身碟上),一旦弄丟了就真的找不回來了,據估計,因私鑰丟失而無法找回的比特幣數量高達20%以上——據說,沒事的時候到碼農密集生活區的垃圾桶去翻找遺失隨身碟,是一件既鍛鍊身體,又充滿致富夢想的活動。

後記:關於中間層的下一個知識點的白話文正在編寫中,欲知後事,且聽下回。

註釋:

【1】任正非接受《華爾街日報》採訪紀要:在我們公司,我實際是一個傀儡,我在與不在對公司沒有那麼大影響。當年我們向IBM學習管理變革時,IBM顧問跟我講“管理變革最終就是把你“殺”掉,讓你沒有權力,你有沒有這個決心?”我說我們有。十幾年內,IBM數百位專家在這裡幫助我們變革,華為今天走成這樣,IBM給我們奠定了很重要的組織結構和管理基礎。

【2】比特幣中,私鑰為一個256 位的二進位制數(32位元組),私鑰轉換輸出有二:一是透過非對稱加密演算法可生成公鑰,然後再轉換生成公鑰雜湊值,這個過程不可逆推找到私鑰。壓縮格式的公鑰有33位元組,非壓縮的公鑰則有65位元組,為了便於記憶,從公鑰雜湊還可以轉換生成錢包地址(20位元組),它與公鑰唯一匹配,可以逆推演,主要是便於記憶。二是透過私鑰可以生成數字簽名。比特幣的擁有者必須透過公鑰、簽名雙重驗證後才能使用比特幣。

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