區塊鏈的地基密碼學簡介(下)

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上期主要對加密演算法的分類、非對稱加密以及橢圓加密演算法進行了簡單介紹,本期將主要介紹雜湊、環簽名、零知識證明、和多重簽名。明文/ Plaintext在密碼學中,明文是指傳送方想要接收方獲得的可讀資訊。明文經過加密所產生的資訊被稱為密文,而密文經過解密而還原得來的資訊被稱為明文。密文/ Ciphertext在密碼學中,密文是明文經過加密演算法所產生的。因為密文是一種除非使用恰當的演算法進行解密,否則人類或計算機是不可以直接閱讀理解的加密形態,可以理解為被加密的資訊。環簽名/ Ring Signatures
因簽名中引數 Ci(i=1,2,…,n)根據一定的規則首尾相接組成環狀而得名。其實就是實際的簽名者用其他可能簽字者的公鑰產生一個帶有斷口的環,然後用私鑰將斷口連成一個完整的環。任何驗證人利用環成員的公鑰都可以驗證一個環簽名是否由某個可能的簽名人生成。數字簽名/ Digital Signatures數字簽名(又稱公鑰數字簽名、電子簽名)是一種類似寫在紙上的簽名,但是使用了公鑰加密領域的技術實現,用於鑑別數字資訊的方法,在網路上可以使用數字簽名來進行身份確認。數字簽名是一個獨一無二的數值,若公鑰能透過驗證,那我們就能確定對應的公鑰的正確性,數字簽名兼具可確認性和不可否認性。多重簽名/ Multi-Signatures多重簽名意味著在交易發生之前需要多個簽名或批准。多重簽名會增加加密貨幣的安全性,這樣一個人就不能在未經他人同意的情況下把所有的數字貨幣都拿走。數字證書/ Digital Certificate
數字證書是區塊鏈中標識各個節點的身份資訊的一串數字,用以證明公鑰的歸屬以及內容資訊的合法性,在區塊鏈的非對稱加密中,一旦透過中間人攻擊將公鑰替換後將會破壞區塊鏈的安全體系,因此透過共識機制建立互相承認的數字證書機制,在不需要第三方的情況下識別資料的合法性。雜湊/ 雜湊/ Hash雜湊又稱作“雜湊”,是一種數學計算機程式,它接收任何一組任意長度的輸入資訊,透過雜湊演算法變換成固定長度的資料指紋輸出形式,如字母和數字的組合,該輸出就是“雜湊值”。雜湊使儲存和查詢資訊速度更快,因為雜湊值通常更短所以更容易被找到。同時雜湊能夠對資訊進行加密,一個好的雜湊函式在輸入域中很少出現雜湊衝突,雜湊一個特定文件的結果總是一樣的,但找到具有相同雜湊值的兩個檔案在計算上是計算上不可行的。安全雜湊演算法/ Secure Hash Algorithm 256 / SHA 256SHA 256是 SHA 系列演算法之一,由美國國安局設計、美國國家標準與技術研究院釋出的一套雜湊演算法,由於其摘要長度為 256bits,故稱 SHA 256。SHA 256 是保護數字資訊的最安全的方法之一。
零知識證明/ Zero-Knowledge Proof證明者和驗證者之間進行互動,證明者能夠在不向驗證者提供任何有用的資訊的情況下,使驗證者相信某個論斷是正確的。計算上不可行/ Computationally Feasible密碼演算法依賴的原理是當前計算不可行的數學問題,而“計算不可行”是一個在時間及空間上相對而言的概念,計算上不可行即表示一個程式是可處理的但是需要一個長得不切實際的時間(如幾十億年)來處理的步驟。通常認為2的 80 次方個計算步驟是計算上不可行的下限。暴力破解法/ Brute Force Attack / BFA暴力破解法又名窮舉法,是一種密碼分析的方法,透過逐個推算猜測每一個可能解鎖安全系統的金鑰來獲取資訊的方法。
雜湊演算法是一種強大的演算法,可以把任意長度的輸入轉化成一個固定的簡短輸出,使儲存和查詢更為高效。對區塊鏈來說,在鏈上儲存檔案資源過於奢侈,因為鏈上資源極其稀少且寶貴,所以鏈上一般只儲存比較重要的交易資訊或者一些比較小的雜湊資料。如果想要儲存一個電影在鏈上,是極為瘋狂的。一般說的分散式儲存,是指檔案分散式的儲存的鏈下多個物理實體內,把檔案地址經過雜湊儲存到鏈上,透過查詢雜湊值定位檔案實體地址,再進行查詢、複製、傳輸等操作。雜湊加密演算法對區塊鏈的意義是非常大的,區塊鏈的整個體系內無法離開雜湊加密演算法,當然其被區塊鏈廣泛採用的另一個重要原因是雜湊演算法足夠安全。環簽名是一種數字簽名方案,為大眾所熟知是因為著名隱私幣門羅使用其實現匿名性。零知識證明是另一種知名匿名幣ZCash使用的技術,並且零知識證明不僅僅應用於匿名幣領域,在其他很多不想洩露自身資訊,但需要進行驗證的領域同樣適用。
比如在數字身份領域,可以透過零知識證明,在不洩露自身資訊的情況下,證明我是我,其具有比較廣泛的潛在應用場景。多重簽名也是一項比較有用的技術,由於區塊鏈本身私鑰即資產的特性,掌握了私鑰就意味著掌握了資產。在一些場景下,不適用冷錢包儲存,但金額比較大,完全交給一個人控制,風險太大。這種情況下可以使用多重簽名技術,必須超過指定數量的人簽名,資金才能夠轉移,對於防丟、防盜有重要意義。多重簽名主要是用於保管資產,在一些業務中也會使用多籤技術來使業務開展更為順利。比如加密貨幣借貸,可以把抵押資產儲存到多籤合約內,增加一個第三方機構,共同掌握資產。
平臺無法自行處置資產,因為最少需要2個人同意,第三方如和平臺合夥作惡,將付出名譽損失及承擔可能的法律責任,所以第三方的加入能夠增加借款人信心。如借款人違約,第三方在確認借款人違約的情況下,即使沒有借款人本人同意,第三方配合平臺也能順利完成違約情況下的資產處置,保證了業務能夠順利進行。

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