比特幣的火爆，讓區(qū)塊鏈技術(shù)得到不斷地關(guān)注、應(yīng)用和推廣。區(qū)塊鏈的關(guān)鍵技術(shù)有：P2P網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、共識(shí)機(jī)制、密碼學(xué)技術(shù)、賬戶和區(qū)塊的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)技術(shù)等。其中，密碼學(xué)與共識(shí)機(jī)制最為核心。今天我們來(lái)聊一聊密碼學(xué)在區(qū)塊鏈中的應(yīng)用。
通常我們把密碼學(xué)分為古典加密和現(xiàn)代加密。古典加密常見(jiàn)的是字母表移位，在加密傳輸中，其特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)方法不可泄露，一旦方法遭遇泄露，則原始加密信息可被獲取與篡改；現(xiàn)代加密是伴隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展出現(xiàn)的，其特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)秘鑰的不可泄露，但加密方法可以公開(kāi)。現(xiàn)代加密方法主要分為三類(lèi)：對(duì)稱加密、非對(duì)稱加密和單向散列加密。
對(duì)稱加密
對(duì)稱加密指的是加密和解密使用同一秘鑰（即秘鑰A和B相同），即私鑰。常見(jiàn)的對(duì)稱加密算法有：DES，AES，3DES等。
非對(duì)稱加密
非對(duì)稱加密指的是加密和解密使用不同的秘鑰（秘鑰A和B是不一樣），一把作為公開(kāi)的公鑰，另一把作為私鑰。公鑰加密的信息，只有私鑰才能解密。私鑰加密的信息，只有公鑰才能解密。常見(jiàn)的非對(duì)稱加密算法有：RSA，ECC等。
單向散列加密
單向散列加密即不可逆加密算法，又稱為哈希（Hash）算法，其密鑰是由加密散列函數(shù)生成的。單向散列函數(shù)一般用于消息摘要的產(chǎn)生、密鑰加密等。常見(jiàn)的單向加密算法有：MD5、SHA、CRC-32等。
區(qū)塊鏈用到的加密算法
非對(duì)稱加密算法
區(qū)塊鏈中有一個(gè)很關(guān)鍵的點(diǎn)就是交易內(nèi)容和交易雙方身份的認(rèn)證，也就是大家常說(shuō)的交易雙方如何安全的進(jìn)行轉(zhuǎn)賬交易？這里就不得不提到非對(duì)稱加密。非對(duì)稱加密的私鑰和公鑰功能可以概括為16個(gè)字：公鑰加密-私鑰解密、私鑰簽名和公鑰確認(rèn)。其中公鑰加密-私鑰解密可以實(shí)現(xiàn)交易雙方對(duì)交易內(nèi)容的確認(rèn)；私鑰簽名和公鑰確認(rèn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交易雙方身份的確認(rèn)（也稱為數(shù)字簽名）。
哈希算法
哈希算法是區(qū)塊鏈中應(yīng)用最多的一種算法，它在交易信息和區(qū)塊的標(biāo)識(shí)、確認(rèn)、防篡改等方面都有重要的應(yīng)用。Hash算法有4大基本特性：1.輸入可以是任意長(zhǎng)度的字符串序列，但輸出必須為固定長(zhǎng)度字符串序列；2.在盡可能短的時(shí)間段內(nèi)（毫秒級(jí)，ms）完成加密；3.對(duì)于不同的輸入，輸出序列也是不同的。（實(shí)際應(yīng)用中要求碰撞幾率極其微小，同時(shí)輸入容納的域也要非常大）；4.不可逆，在哈希函數(shù)y=Hash（x）中，通過(guò)輸入x，可以計(jì)算輸出y，但是通過(guò)y幾乎反推不到x（如果想要從y逆推x，唯一的方法就是暴力枚舉，在現(xiàn)有的算力下算上幾百年或者更多）。
在區(qū)塊鏈中，哈希算法主要就是把交易數(shù)據(jù)生成交易摘要（標(biāo)識(shí)），同時(shí)哈希算法也對(duì)區(qū)塊數(shù)據(jù)生成區(qū)塊摘要（標(biāo)識(shí)）。當(dāng)前區(qū)塊里面包含上一個(gè)區(qū)塊的哈希值，后面一個(gè)區(qū)塊又包含當(dāng)前區(qū)塊的哈希值，區(qū)塊通過(guò)哈希指針相連，形成一個(gè)哈希指針鏈表，如下圖：
-PreHash：記錄前一個(gè)區(qū)塊的hash地址，也稱為hash。
-Timestamp:對(duì)當(dāng)前區(qū)塊加蓋時(shí)間節(jié)點(diǎn)，表明區(qū)塊是在什么時(shí)間生成的。
-Hash:記錄前當(dāng)前區(qū)塊的hash值，當(dāng)前區(qū)塊的標(biāo)識(shí)符。
-Merkle根：記錄當(dāng)前區(qū)塊內(nèi)所有交易信息的數(shù)據(jù)摘要hash值。
-Nonce：隨機(jī)數(shù)，碰撞找到滿足特定條件的hash值。
Merkle tree，默克爾樹(shù)，哈希算法的另一個(gè)重要應(yīng)用。二叉樹(shù)依靠哈希指針建立。樹(shù)的頂端叫做默克爾根（Merkle Root），Merkle Root也是一個(gè)hash值，它是怎么計(jì)算出來(lái)的呢？區(qū)塊鏈中對(duì)每一筆交易做一個(gè)hash計(jì)算，然后把每2個(gè)交易的hash合并再做hash計(jì)算，例如交易A的hash值是h（A），交易B的hash值是h（B），對(duì)這2個(gè)交易合并Hash后就是h（hA&hb），依次不斷往上合并計(jì)算，最后就得到Merkle Root了。
