区块链中的密码学：类型和应用 [2022]
已发表: 2021-01-04目录
区块链简介
区块链是一个点对点网络； “区块链”这个词由两个独立的术语组成，“区块”和“链”。 一个块被引用到数据的集合、别名数据记录，而链被引用到这些块的公共数据库，存储为列表。
这些列表使用密码学链接，使其成为创建区块链最重要和最基本的要求。 区块链是一个不断增长的记录列表，随着时间的推移，区块会被附加到列表中。 区块链中的密码学可能是一个棘手的概念，但我们已尝试对其进行简化，以便您更好地理解。
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密码学
密码学是一种开发技术和协议的方法，以防止第三方在通信过程中访问和获取来自私人消息的数据的知识。 密码学也由两个古希腊术语 Kryptos 和 Graphein 组成，前者意为“隐藏”，后者意为“书写”。 有几个与密码学相关的术语，说明如下：
加密：这是一个将明文（普通文本）转换为密文（随机比特序列）的过程。
解密：加密的逆过程，将密文转换为明文。
密码：数学函数，即用于将明文转换为密文的密码算法。
密钥：诱导密码算法输出所需的少量信息。
阅读：区块链项目理念
密码学的类型
要了解区块链中的密码学，必须了解密码学的类型。 我们可以通过三种不同的方式来执行加密算法，即对称密钥加密、非对称密钥加密和散列函数。
1. 对称密钥密码术——在这种加密方法中，我们将单个密钥用于应用程序。 该公共密钥用于加密和解密过程。 使用通用的单个密钥会产生在发送方和接收方之间安全传输密钥的问题。 它也称为秘密密钥密码术。
2. 非对称密钥加密——这种加密方法使用一对密钥、一个加密密钥和一个解密密钥，分别命名为公钥和私钥。 该算法生成的密钥对由一个私钥和一个使用相同算法生成的唯一公钥组成。 它也称为公钥密码术。
3. 散列函数——这种类型的加密不使用密钥。 它使用密码从明文中生成固定长度的哈希值。 从密文中恢复纯文本的内容几乎是不可能的。
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在区块链中使用密码学
区块链使用两种类型的加密算法，非对称密钥算法和散列函数。 哈希函数用于为每个参与者提供区块链单一视图的功能。 区块链通常使用 SHA-256 散列算法作为其散列函数。
加密哈希函数为区块链提供以下好处：
- 雪崩效应——数据的微小变化可能导致输出明显不同。
- 唯一性——每个输入都有一个唯一的输出。
- 确定性 -如果通过散列函数传递，任何输入将始终具有相同的输出。
- 速度 –可以在很短的时间内生成输出。
- 逆向工程是不可能的，即我们不能通过输出和散列函数来生成输入。
散列函数在将块相互链接以及维护存储在每个块内的数据的完整性方面发挥着重要作用。 区块数据的任何更改都可能导致不一致并破坏区块链，使其无效。 这一要求是通过散列函数的特性实现的，称为“雪崩效应”。
据此，如果我们对散列函数的输入进行轻微的更改，与原始输出相比，我们最终将得到一个完全不相关的输出。 让我们以 SHA-256 哈希函数为例，比较它们的输出，
输入： upGrad 的区块链
输出： 04f0ecc95159533982d7571eada5f8d76592b6e97ead964467c603d31b9e7a9c
输入略有不同： upGrad的区块链
输出： 80b069904b6a8db46ed94e7091ff4e5fc72fae5422d46cc57d8f66db7abf4781
将输入中的单个字符从小写更改为大写后，您会注意到输出的巨大差异。 这使得区块链上的数据可靠且安全； 区块数据的任何变化都会导致哈希值的这种差异，并使区块链无效，使其不可变。
非对称密钥密码学是私钥通常需要通过随机数算法生成，而公钥是通过执行不可逆算法来计算的。 非对称加密算法的优点是具有单独的公钥和私钥，可以通过不安全的通道传输。
很可能，它也有几个缺点，其中一些是处理速度低和加密强度不令人满意。 在区块链上传输数据的过程中，保证非对称加密算法的安全性是非常有必要的。
非对称密钥密码学的主要部分之一是数字签名。 数字签名为流程提供完整性； 它们很容易验证并且不会被破坏。 它们还具有不可否认性，使其类似于现实世界中的签名。 数字签名确保区块链有效并且数据经过验证和正确。
散列、公私钥对和数字签名共同构成了区块链的基础。 这些加密特性使区块可以与其他区块安全链接，并确保存储在区块链上的数据的可靠性和不变性。
区块链技术有大量的应用，而密码学使之成为可能。 区块链中密码学的主要现实应用之一是加密货币。 让我们看看它在加密货币中的应用。
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加密货币是区块链的主要应用之一，它们使用公私钥对来维护用户在区块链上的地址。 对于区块链中的密码学，公钥用作人的地址。 公钥是全局可见的，即对参与者的任何参与者都是可见的。 私钥是一个秘密值，用于访问该地址数据并授权“地址”的任何操作，这些操作通常是交易。
数字签名广泛用于加密货币。 它们用于通过安全地（离线）签署交易来批准交易，也用于区块链上的多重签名合同和数字钱包。 要从这些多重签名合约和数字钱包中执行任何操作，在执行任何操作之前需要来自多个（不同）私钥的数字签名。
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结论
区块链技术一直是所有跨国公司的重点发展领域，并且在过去几年中，大量初创公司正在使用这项技术。 区块链尚未见证其在社会中的主流应用，但专业人士在该领域有许多探索和发展职业的机会； 其中之一肯定是区块链中的密码学。 随着时间的推移，这个领域将提供无穷无尽的机会，为此，您可以开始学习区块链技术，并通过upGrad获得先发优势。
区块链中的密码学是这项技术的核心，使其不可变且可靠。 如果你对这个领域感兴趣并想探索这个技术，你可以看看 upGrad 提供的各种课程。
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