有缘千里来相会,无缘见面不相识---加密技术在比特币中的使用

重庆缙云山古名“巴山”,早在《黄帝内经》里就有记载。缙云山,因山间常年云雾缭绕,色赤如霞,似雾非烟,磅礴郁积,加之古人称“赤多白少为缙”,故名缙云山。后因李商隐有过一阙:“君问归期未有期,巴山夜雨涨秋池。何当共剪西窗烛,却话巴山夜雨时”。让“巴山夜雨”天下闻名,而诗中的巴山就是指的北碚缙云山。

马云2009年曾经在缙云山道观中闭关静思过一段时间。闭关的过程中不能和外界联系,有事只能让“护法”传纸条给秘书。观中吃的比较清淡,有一天实在撑不住了,又不能让“护法”看明白,于是,传出一张纸条:“火石泰叉,代良报够得比夫干来,厂与壹付内。趋丁劳绍灿刀张,美顿嘉米特。” 秘书陈伟废了老大劲才看明白,密文原来是:“伙食太差,带两包好的牛肉干来,藏在衣服内。去盯牢烧菜道长,每顿加肉。”

对称加密

这个密文马云觉得有点简单,回到公司他给同事出了第二个密文,这次能破译的,奖励精装修小户型房两年免费居住权。密文图片如下。

可惜的是在规定期限内,没有人能破解密文。答案公布后,大家都扼腕叹息,痛失两年房租。

密文的密钥其实就是图中的落款日期,2009.8.1.2是指第一行的第二个字和第九个字,第二行的第八个字,第三行的第一个字,第四行的第二个字。连起来是“贡西泥达堆”(恭喜你答对)。这是一个典型的对称加密方法。

对称密钥加密,又称为对称加密、私钥加密、共享密钥加密,是密码学中的一类加密算法。这类算法在加密和解密时使用相同的密钥,或是使用两个可以简单地相互推算的密钥。实务上,这组密钥成为在两个或多个成员间的共同秘密,以便维持专属的通信联系。

马云的密文里,“贡西泥达堆”(恭喜你答对)是要传递的信息,“2009.8.1.2”是解开密文的钥匙,加密和解密共用一个密钥,支持逆向解密。这种加密方法,在数字时代之前被广泛使用,战争双方都用这种方式传递情报,使用约定好的密钥,加密、解密情报。密钥有可能是一串数字,也有可能是一本畅销书,甚至是当天的报纸。

对称加密有个明显的弱点,在一个情报系统中,多人共享一个或者一种类型的密钥。这就表示敌人只要突破一个点,就可能会对整个情报系统带来毁灭性打击。

这就像你家门口的储物箱,送货人(送奶,送报纸等多个)和你共享相同的钥匙,丢掉任何一把,都得重新换锁。

非对称加密和数字签名

随着计算机网络的发展,很多加密场景从现实世界迁移到数字世界。需求和技术的共振,催生了以数学算法和运算能力为基础的数字加密技术

1977年,麻省理工的Rivest、Shamir、Adleman一起提出一种数字加密算法--RSA。名字就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。

这种加密算法会生成两个不同的密钥:公开给对方的密钥叫做公钥(PublicKey),自己保存的密钥叫做私钥(PrivateKey)。公钥与私钥是一对,用公钥对数据进行加密,只有用对应的私钥才能解密;因为加密和解密使用的是两个不同的密钥,所以这种算法叫作非对称加密算法

我们把上个例子中的储物箱改造成数字密码。平时,储物箱是开着的,送奶工把牛奶放到储物箱后,用公开的密码(公钥)加密。一旦成功锁死储物箱,再用公钥就无法打开了。只有掌握私钥的你才能打开储物箱。公钥只是用来加密的,不能逆向解密,在分发公钥时不用担心安全问题,只要保证私钥安全即可。

看起来很完美。但是,储物箱里的牛奶却不能喝。

你的公钥是公开的,你无法确定牛奶是送奶人还是坏人放进去的。

我们再来改造。让送奶人制作自己的一对密钥,把公钥发布给你。送奶人用自己的私钥,对牛奶瓶上的唯一产品编号进行加密,得到一串密文,把这串密文贴在你的牛奶瓶上。最后,送奶工用你的公钥锁死储物箱。

当你用私钥打开储物箱拿到牛奶后,需要做的第一件事,就是用送奶工的公钥,解密贴在牛奶瓶上的一串密文。如果,解密后的编号和牛奶瓶上的编号一致,说明牛奶是送奶工本人送的(因为是用送奶工的私钥加密的,私钥只有本人使用)。

这串贴在牛奶瓶上的密文,就叫做数字签名

这里有一点需要说明的是,非对称加密的另一个特点:公钥和私钥互为加解密工具。“公钥加密---->私钥解密”,也可以“私钥加密----->公钥解密”。私钥和公钥没有本质区别,只有自己使用的就是私钥,发布给其他人使用的就是公钥

看了这些,可能会有点晕,那就再读一遍。可以试着这么理解:不希望别人知道的消息,肯定只有我才能解密,所以必须是其他人用我的公钥加密,我自己用私钥解密,这叫数字加密。同理,希望证明是我发的消息,只有我才能签名,所以必须是我用自己的私钥加密,其他人用公钥来验证,这叫数字签名

加密技术在比特币中的应用

非对称加密和数字签名,除了被广泛应用在银行、支付宝等电子商务中,也被中本聪用于比特币的交易验证中

我们在回到上一篇文章中的例子数字世界中的现金交易系统--比特币,看看加密技术在比特币中的应用。

例子中,村民们共同维护一个比特币账本(区块链)。假设村民B的记录中有5个未支出的比特币,这时候C在自己的账本上记录B---->C 5元,然后广播出去,其他村民不知真假,也都更新了账本,这样不就天下大乱了。所以,中本聪说,在花费B的5个比特币之前,必须先验证你是不是B本人。只有验证通过后,才有权利记录B---->C 5元,用什么验证呢?私有密钥和数字签名!所以,在数字加密货币中,私钥就是所有的一切,不管多么麻烦一定要保护好它!

结束语

1999年,诺贝尔经济学奖得主米尔顿.弗里德曼在接受采访时表示,一种网络中的现金将被开发出来,它将在互联网上迅速崛起,并得到长足的发展。

直到十年后的2009年1月,互联网中才诞生了第一个数字货币-----比特币。
经过多次的毁灭与重生,一颗比特币在2017年12月17日创下19891美元的价格。今天,比特币价格是8030美金。

互联网承载了人类如此多的未来,为什么就不能在数字世界出现可以实现价值交换的货币呢?货币并不需要国家信用背书,在国家信用出现之前,货币已经被人们使用了几千年。

当万物互联,AI无处不在,你能想象没有数字货币的世界吗?

我相信,比特币只是一个开始。我们可能只是处在奇点。

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