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刚入门就想攻破区块链?也许你该读点密码学 它的历史神秘且不容错过

只有真正理解密码学,才能真正理解区块链。如果想要深入了解区块链和区块链项目,不可避免的需要了解密码学。区块链是对密码学的一次整合运用,理解了密

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只有真正理解密码学,才能真正理解区块链

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如果想要深入了解区块链和区块链项目,不可避免的需要了解密码学。区块链是对密码学的一次整合运用,理解了密码学,才能真正理解区块链。

在本篇文章会和大家分享密码学的概念、历史以及在区块链中的应用。

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密码学的概念

密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律,应用于编制密码以保守通信秘密的,称为编码学;应用于破译密码以获取通信情报的,称为破译学,总称密码学。

密码学可以说是在加密和破译中争斗实践过程中发展起来的,研究的目的是在不安全的信息通道中传输安全信息。密码学也是构建安全信息系统的核心。

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密码学基本术语    

明文:你我都能读懂的信息。例如我们交流时说普通话

密文:使用某种方法伪装消息以隐藏它的内容。例如我们交流时使用家乡的土话。

加密:将明文编码为密文的过程被称之为加密。加密的方法称之为加密算法。

解密 :将密文解码为明文的过程称之为解密。它是加密的相反过程。同样,解密的方法称之为解密算法。

密玥:加密或解密所需要的除密码算法之外的关键信息。

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密码学的历史

密码学追溯历史可到古巴比伦时代,有数千年的历史,然而主要应用在军事、外交和情报领域。密码学进入公众领域,还源于两件事:

1.标准加密系统——数据加密标准的诞生;

    2.公钥加密算法(也称非对称加密算法)的发明。

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密码学按算法思想可分为:古典密码学、现代密码学、公钥密码学。

1949年以前,安全性基于加密算法的保密性,统称为古典密码学

1949年,香农的信息论诞生为标志,密码学步入现代密码学阶段,基于复杂计算的密码学,其是一种对称加密算法

1976年,Whitfield Diffie和Martin Hellman提出公钥密码机制,可以在不直接传递密钥的情况下,完成密文的解密,1978年,RSA公钥密码机制出现,开启一个新的里程碑,公钥密码非对称加密算法

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第一阶段:古典密码(Classical Cryptography)阶段。这一阶段是从古代到19世纪末,人类有众多的密码实践。

比如两千多年前,罗马国王Julius Caesar(凯撒)就开始使用目前称为“凯撒密码”的密码系统。但此阶段的密码学还不能称为一门科学,因为此时的密码学是多半具有艺术特征的字谜。

这一时期的密码专家常常靠直觉、猜测和信念来设计、分析密码,而不是凭借推理和证明。密码算法的基本手段是针对字符的替代和置换。

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第二个阶段:近代密码阶段。这一阶段是从20世纪初到1949年,人类开始使用机械代替手工计算,发明了机械密码机和更进一步的机电密码机,但是密码算法的安全性仍然取决于密码算法本身的保密。

第三阶段:现代密码学阶段。这一阶段是从194-9年到1975年,1949年Shannon发表的划时代论文“保密系统的通信理论”,该文首先将信息论引入了密码,从而把已有数千年历史的密码学推向了科学的轨道,奠定了密码学的理论基础,密码学开始成为一门科学。

第四阶段:公密码学阶段。自l976年开始一直延续到现在。

密码学的真正蓬勃发展和广泛的应用是从七十年代中期开始的。这个时期密码学得到广泛应用,密码标准化工作和实际应用得到各国政府、学术界和产业界的空前关注,密码标准化大大推动了密码学的研究与应用。

加密界的密码朋克

1993年,Eric Hughes和其他几个人,创建了一个“密码朋克邮件名单”的加密电子邮件系统,简称“密码朋克”,来对抗受到监控的互联网电子邮件。

因此我们不得不谈到一个略显神秘的团体:密码朋克。这个团体是密码天才们的松散联盟,密码朋克在1992年到2001年间最为活跃,包括电脑黑客、密码学家和追求隐私的狂热者,后来“密码朋克”也用来指代其用户成员。

“密码朋克”运动兴起于美苏冷战的最后十年。其成员坚信,应该用强密码技术,保障个人自由和隐私,让其免受资本和政治等外在力量的攻击。

他们中很多都是无政府主义者和自由主义者,包括“维基解密”的创始人阿桑奇、Facebook的创始人之一肖恩·帕克、BT下载的创始人布拉姆·科恩等。当然,其中最著名的,就是中本聪

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他们极力主张用密码技术保护个人隐私不受其他人或者政府的侵犯,但在当时,密码技术并没有广泛应用在日常生活中,而是被政府垄断,主要用于情报和保密。

然而在2008年,中本聪在bitcoin.org上发布了比特币的白皮书,燃起了密码朋克们的激情,一场波澜壮阔的社会实验就此展开。

几十年来,“密码朋克”运动几经起伏。这场运动的参与者们,为人类带来了无数的开源加密协议。其中一些协议,已经成为了互联网通信的基石。

而在探索自由、匿名、去中心化数字货币的道路上,包括中本聪在内的密码朋克们,更是付出了巨大的努力,薪火相传,生生不息。

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密码学在区块链中的作用

区块链之所以能够解决人与人之间的信任问题,是因为它的不可篡改性,而这种特性本质上又是基于密码学算法来实现的。因此密码学在区块链中的地位很关键,如果说区块链是信任的基石,那么密码学则是区块链的基石。

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从密码学的角度分析“安全”的含义,就能得出它在区块链中的作用。例如它具备以下三个核心技术特点:

1.机密性。在信息数据传输的时候,会进行加密处理。如果信息被未获授权或者不拥有相应密钥的人拿到,是无法读取信息原文的,这就是密码学中的信息加密性。

2.完整性。即所传输的信息要保证是完整状态,不能在中间被恶意篡改或者增添、删除一些信息。

比如一张欠条,其中的金额数字、归还日期以及欠款人等关键信息,不能够被涂改,否则就认为是完整性遭到破坏,直接作废,这就是最常见的一种对信息完整性的要求。

3.可用性。指相应的密码学的信息,在任何一个时间下都应该可以被外界所用。如上一段所述的欠条,它应该保证在任何时候都能被拿出来、被展示出来,而不应该遗失、损毁。这就是信息安全中的可用性,也是信息安全保护的重要范畴。

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区块链的特点是因其能够保证不可篡改,本质上能够在原本互相不信任的人群或者不信任的机构之间,通过密码学的算法来传递一种信任。

不可篡改的特性是通过3方面来实现的,分别是数字签名、时间戳和集体维护。

数字签名表达的是对信息的确权,保证了信息的完整性以及发送方的授权关系,发送方确认信息是由他发送,接收方确认消息来自相应的发送方,并且没有被篡改过,也没有被恶意攻击过。

时间戳是在区块链的纵向保证数据的完整性,借助Hash链式的关系来保证前后的信息没有被篡改过。

集体维护保证数据可用性。区块链是基于分布式系统,特点就是能够更有效的提供对外服务,中心化系统一旦宕机就无法运行,而分布式系统即便部分节点失效,其它节点一样可以继续提供服务。

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密码学的发展前景

小编认为,同态密码零知识证明量子密码都是未来可能的重要发展方向,虽然相关技术目前还处于非常早期的阶段,离投入实际商用还有较远距离。

但我相信,未来区块链的发展与密码学在安全领域上的提升是密不可分的,所以每个区块链人都应当紧密地去关注密码学未来的发展。

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