什么是数字签名（digital signatures）？

数字签名，顾名思义也是一种签名。只不过传统用笔在纸上签字，现在用数学算法来签名。

那签名的作用是什么，为什么要签名呢？现实生活中，我们在合同上、支票上、各种票据上签字，是为了确认身份，确认我做过了什么事情。

数字签名在区块链网络中，也是用来确认身份。用来证明付款人和收款人之间的身份。在比特币白皮书中，中本聪也给了数字签名一个解释。

We define an electronic coin as a chain of digital signatures.

中本聪将电子现金定义为一连串的数字签名。

了解数字签名，必须先从加密算法开始，因为现在的数字签名都是基于数学加密原理的。

对称加密

最早最原始的通讯手段用的是对称加密的方法，什么是对称加密呢？就是加密和解密用的是一样的方法和原理。只有一套密码，既可以加密，也可以解密。

比如A要把”world cup at Russia in 2018“这个信息传给B，国际足联还没有公开这个消息的时候，这就是个秘密。

加密密码是所有的字母或者数字取往后顺移一位。明文是”world cup at Russia in 2018“,经过加密之后的密文是”xpsme dvq bu Svttjb jo 3129“.

对称加密

A就会将密码和密文发给B, B在收到密文之后，看似一堆乱码，但是根据密码解密之后，只要把字母和数字往前顺移一位，就能很顺利的得到明文。这个加密过程就是对称加密。

这个加密过程虽然简单，但是缺陷非常明显，就是太不安全了。一般信息在传输过程中被窃听或者截取，密文和密码都泄露了，窃听者很容易就知道了明文的内容。

后来人们为了加强信息传输过程中的安全性，发明了非对称加密算法。

非对称加密

所谓非对称加密，就是加密和解密的方法是两套体系，即使被窃听到密文，也无法破解得到明文。

在非对称加密算法中，需要两个秘钥，公钥（public key）和私钥（private key）。

非对称加密算法有几种，比如银行普遍采用的RSA加密算法，是以欧拉函数和大数质因数分解难度极大为原理来设计的。

在区块链的网络中，非对称加密算法是怎样的呢？

私钥根据椭圆曲线运算得到公钥，公钥经过哈希算法得到地址。并且这个过程不可逆。

私钥就是一切.png

所以在区块链世界里，私钥就是一切，必须妥善保管私钥。

这套非对称机制是怎么传输信息的呢？

比如A要把”helloworld“这个信息传给B，A会利用B的公钥加密得到一个密文，然后B收到之后，用自己的私钥来解密，得到明文helloworld。

非对称加密

这个过程中，即使密文被窃听，窃听者没有B的私钥，无法解密。所以信息还是安全的。

因为私钥只有B知道，所以只有B能解密。不过由于B的公钥是公开的，任何人都可以用B的公钥加密，并且向B传输信息，那么B怎么确定信息是A传输的，不是坏人在捣乱呢？

这个时候数字签名就派上用场了，A在传输信息的同时会把明文进行哈希运算，并将这个哈希值用自己的私钥来进行加密，B在收到信息之后利用A的公钥来解密得到哈希值，然后把收到的明文也进行哈希运算得到一个哈希值，验证这两个哈希值是否一致，如果一致就说明的确是A传输的信息了。这个过程描述起来麻烦，但是对于电脑来说都是一瞬间的事情。

接收者公钥加密内容，发送者私钥验证身份

在验证过程中，即使有人窃听到了A用私钥加密给B的信息，利用A的公钥能够解密得到一串哈希值，但是由于哈希算法的不可逆性，单纯得到这一串哈希值是毫无意义的，无法倒推出”helloworld“。依然安全。

如果有坏人捣乱，传输了HelloKitty给B，B用HelloKitty进行哈希运算后，得出的哈希值肯定和A给的不一致，所以也排除了坏人捣乱的情况。

这就是非对称算法和数字签名在区块链网络中的应用，既可以保证安全性，也能验证身份。

比特币白皮书交易篇

在比特币交易中，也是通过付款人私钥签名的方式来确认付款人身份的。