区块链需要安全性，与任何其他技术一样。在本文中，Sarah Rothrie探讨了密码学的简史，它如何应用于区块链，以及为什么哈希对于链的完整性是必要的。
分布式计算，机制设计和加密算法构成了区块链技术的三位一体。分布式计算利用分散的计算机网络，并以块状网络的形式存在于区块链之前。
然而，托管网站无法控制参与者的行为，这是机制设计进入区块链的地方。它为网络参与者提供了激励网络工作的动力。
密码学是保护这些激励措施的安全措施。开创性的比特币 白皮书解释了这三个科学原理如何共同发挥作用，形成一种安全的，点对点的价值交换，消除了金融交易中第三方的需求。
虽然这些原则中的每一个都值得拥有自己的解释器，但本文将重点介绍加密以及加密算法如何为区块链提供服务。
密码学的简史
自古埃及时代以来，某种形式的密码学 一直存在。在计算时代之前，它意味着使用称为密码的简单加密算法来传输消息。其中最常被引用的是 凯撒密码，由朱利叶斯凯撒用于与罗马帝国的将军交流。凯撒密码用字母后面三个字母的字母替换了每个字母的字母，因此A变为D，B变为E，依此类推。只要用于生成密文的系统保密，该消息也可以保持私密。
后来，在16世纪，Vigenere向密码算法引入了加密密钥的概念，可以解密编码消息。使用 Vigenere密码，消息文本被转录为单个关键字，该关键字将重复，直到与原始消息的字符长度匹配。然后，此关键字使用表格生成密文。
20世纪的发展
这些代码的问题在于它们通过分析字母频率很容易破碎。德国人在第二次世界大战期间广泛使用了 Enigma机器，因为它能够产生无法通过分析字母频率而破坏的密文。
该机器使用多个转子系统来生成密文。因此，原始消息中的字母“e”将对应于密文中的一系列不同字母。关键是转子的初始设置。
虽然德国人认为代码是牢不可破的，但 早在1932年，Enigma就 被波兰人破解了。在布莱切利公园为英国军队工作的密码学家，包括现在传奇的阿兰图灵本人，后来找到了找出每日钥匙的方法。德国人使用。
计算的曙光
战后，商业和商业领域的加密需求增加，作为保护公司机密的手段。在20世纪70年代，IBM开发了数据加密标准（DES）加密算法。但是，它使用了一个小的加密密钥。随着计算时代的到来，蛮力DES变得容易，因此需要更新。2000年采用的高级加密标准。
虽然许多人可能没有意识到这一点，但加密现在已成为日常生活的一部分。网站上的电子邮件和短信，密码和SSL层都涉及使用加密。它也构成了加密货币的支柱。有 许多不同类型 的加密算法涵盖各种用例，其中许多已经过时。然而，在区块链中使用密码术包括数字签名和散列。
数字签名
加密货币支付需要以私钥的形式进行数字签名。当有人针对支付交易输入他们的私钥时，这会加密交易。当付款到达目的地时，收件人可以使用发件人的公钥解密交易。
这称为非对称加密，因为它取决于通过加密连接在一起的一对密钥。它比对称加密更安全，其中发送方和接收方都使用相同的密钥。在这种情况下，密钥本身也必须与支付一起传输，这意味着需要额外的安全层来保护密钥。
哈希
区块链也依赖于散列。散列是一种将任何类型的数据转换为字符串的加密方法。除了通过加密提供安全性之外，散列还可以创建更高效的数据存储，因为散列具有固定大小。
散列密码算法的特点
加密哈希算法必须满足特定的有效标准：
- 相同的输入必须始终生成相同的输出。无论您通过散列算法放置数据的次数如何，它都必须始终如一地生成字符串中具有相同字符的相同散列。
- 无法使用输出推断或计算输入。应该无法反转散列过程以查看原始数据集。
- 输入的任何变化都必须产生完全不同的输出。即使更改数据集中一个字符的大小写，也应该创建一个明显不同的哈希值。
- 无论用作输入的数据的大小或类型如何，散列都应具有固定数量的字符。
- 创建哈希应该是一个快速的过程，不会大量使用计算能力。
哈希算法如何生成哈希。
哈希是如何工作的？
区块链在将每个事务捆绑成块之前对每个事务进行哈希处理。散列指针通过保存前一个块中的数据散列，将每个块链接到其前一个块。因为每个块链接到其前一个块，所以区块链中的数据是不可变的。散列函数意味着任何事务中的更改都将产生完全不同的散列，这将改变所有后续块的散列。为了在区块链中传播变更，51％的网络必须同意。因此，术语“51％攻击”。
不同的区块链使用不同的加密算法。比特币区块链使用SHA256算法，该算法产生32字节的哈希值。Dogecoin和Litecoin都使用Scrypt，这是更快更轻的加密算法之一。
密码学是一门复杂而详细的科学，超出了区块链的范围。密码学有很多进一步的阅读 ，特别是对于更科学或数学倾向的阅读，它是一个有待探索的迷人主题。
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