區塊鏈:院長公開課：都在說的密碼學到底跟區塊鏈有什么關系？_SHA區塊鏈工程專業學什么

區塊鏈對于大家來說，應該都不陌生。這門從上世紀七十年代就已經被提出的技術，在最近這短短的十多年里迅速而又深刻的影響著我們的生活。大家在聊區塊鏈的時候，經常都會提到密碼學，其實縱觀區塊鏈的成長史，密碼學一直扮演著不可或缺的角色，本期我們就來聊聊密碼學以及密碼學和區塊鏈的那些事兒！

密碼學的發展階段

密碼學的發展大概可以分為三個階段：古典密碼學、現代密碼學、公鑰密碼學。

古典密碼學：這階段的核心密碼學思想主要為代替和置換。代替就是將明文每個字符替換成另外一種字符產生密文，接收者根據對應的字符替換密文就得到明文了。置換就是將明文的字符順序按照某種規則打亂。中國古代兵書《龍韜陰符》篇和《龍韜陰書》篇就講述了君主如何在戰爭中與在外的將領進行保密通信，而古希臘在大約在公元前700年,軍隊已經用上了一種叫做Scytale的圓木棍來進行保密通信。

Alpex（愛π）學院院長Anita：迪拜AIBC峰會有利于加密技術的采用:據官方消息，AIBC大會今天正式在迪拜開幕，Alpex（愛π）受邀作為特別嘉賓參加，并作主旨演講，和參會各方討論區塊鏈、加密經濟以及元宇宙的未來發展方向。3月21日，在AIBC峰會上，Alpex（愛π）學院院長表示：這次大會會進一步增強迪拜對加密經濟的友好程度，也有利于加密技術的采用。[2022/3/21 14:09:36]

現代密碼學：這階段的發展主要是對稱加密算法。對稱加密是發送方使用某種公開的算法使用密鑰對明文進行加密，接收方使用之前發送方給予的密鑰對密文進行解密得到明文。大家在電視上經常看到多大的摩斯密碼就是現代密碼學的一個典型。摩斯密碼是一種時通時斷的信號代碼，通過不同的排列順序來表達不同的英文字母、數字和標點符號，屬于一種早期的數字化通信形式。

數字資產研究院副院長孟巖：2020年區塊鏈開火年有四大看點:在3月1日下午14點由火幣中國主辦的“2020開火節”圓桌環節上，數字資產研究院副院長、火幣中國顧問孟巖表示，2020年區塊鏈開火年有四大看點。

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孟巖表示，2020年肯定是區塊鏈開火年，但火力一點不弱！第一，疫情之后，中國會投巨資構建下一代的國家級 IT 基礎設施，而防災應急將會是其中一個剛性的需求。區塊鏈在構建國家級的防災應急指揮系統中，可能發揮基礎性的作用，而這也將帶動區塊鏈的快速發展。

第二，全球在數字資產、數字金融領域的一系列新動作，包括 Libra 可能落地，數字資產會走向越來越開放的狀態。

第三，全球經濟大格局的變化。今年是美國大選年，中美剛剛簽署第一階段貿易協議，又發生了疫情，各方面都需要經濟穩定發展，選擇比較積極的貨幣和財政政策概率比較大，這樣通脹的威脅就會相應加大，不過對于區塊鏈數字資產來說是個利好。

第四，隨著國家新的 IT 和區塊鏈戰略布局，以及十四五規劃的制定，各方學習區塊鏈的熱情會繼續高漲，今年肯定將成為區塊鏈學習和教育大爆發的一年。[2020/3/1]

公匙密碼學：這個階段的發展主要是非對稱加密算法。非對稱加密的原理是公鑰加密，私鑰解密。它的實現過程是A通過某種算法產生一對密鑰，分別是公鑰和私鑰，然后將公鑰公開。B想發送信息給A，就使用A的公鑰對明文進行加密產生密文并發送給A。A接收到密文后，用自己的私鑰對密文進行解密，得到明文。

聲音 | 社科院財經戰略研究院院長：央行數字貨幣可結合區塊鏈等提高基礎貨幣的投放效率和管理效率:12月18日，證券時報刊發中國社會科學院財經戰略研究院院長何德旭的文章《加快推進現代中央銀行制度建設》。文章表示，建設科學穩健的現代貨幣政策制定和執行體系是現代中央銀行制度的核心內容。建設科學穩健的現代貨幣政策制定和執行體系需將前沿的科學技術及時融入貨幣政策，提高貨幣政策的精度和效率。例如，主動開拓央行數字貨幣的研發和投放機制，不僅提高了法定信用貨幣的防偽技術、實現貨幣流通的全程監測、有效監控非法洗錢活動，而且可以結合區塊鏈技術和大數據技術提高現金等基礎貨幣的投放效率和管理效率，還可以有效追溯和繪制貨幣政策傳導機制，提高貨幣供給量合理區間的計算精度、利率工具與經濟體系之間數量關系的計算精度等。[2019/12/18]

密碼學在區塊鏈技術上的應用

聲音 | 賽迪區塊鏈研究院院長：“C端無感”的區塊鏈技術正悄悄融入百姓生活:金色財經報道，區塊鏈人才專家智庫專家、賽迪區塊鏈研究院院長劉權在接受采訪時表示，可以說，區塊鏈已經慢慢融入社會。不過，區塊鏈是一種“C端無感”的技術，因為它是底層技術，從應用層而言，用戶很難直觀感受到區塊鏈帶來的變化。但我相信，隨著區塊鏈技術的快速普及，普通人最終會習慣它的存在，并會成為必不可少的基礎技術之一。隨著政策東風，我國區塊鏈發展有了方向，而頭部企業的加入，也讓行業的發展逐漸步入正軌，更多地是依托他們強大的生態，探索“區塊鏈+”的實際應用，將這一技術“脫虛向實”，真正的為社會和民眾所用。整體上，從事區塊鏈底層技術研發、應用設計的企業將有更好生存空間，區塊鏈將與實體經濟結合更為緊密。[2019/11/8]

密碼學在區塊鏈技術上的應用主要體現在現代密碼學和公鑰密碼學上。密碼學在區塊鏈的應用非常廣泛，可分為3類：對稱加密算法、非對稱加密算法和哈希散列算法。常見的方法有：Merkletree哈希樹算法，橢圓曲線算法，SHA-256算法，Base58編碼。主要作用是通過hash算法快速查找、對明文進行加解密、對信息進行簽名以及驗證、產生數字證書、生成賬戶地址等。

聲音 | 中國人民大學財政金融學院副院長：發行貨幣或融資工具未經政府核準即涉嫌非法:據人民創投報道，中國人民大學財政金融學院副院長、金融與證券研究所副所長趙錫軍接受采訪時表示：如果通過ICO形式發行的是貨幣，要受到與貨幣相關的法律法規監管。如果發行人推銷的是一種融資工具，比如通過ICO方式籌資，參照目前法律，公開的、向不認識的潛在投資者的籌資行為，要受到證券類監管機構監管。ICO行為必順要提前走合法程序，經過核準方能進行，否則就涉嫌非法集資。[2018/7/26]

對稱加密(也叫私鑰加密)指加密和解密使用相同密鑰的加密算法。有時又叫傳統密碼算法，就是加密密鑰能夠從解密密鑰中推算出來，同時解密密鑰也可以從加密密鑰中推算出來。而在大多數的對稱算法中，加密密鑰和解密密鑰是相同的，所以也稱這種加密算法為秘密密鑰算法或單密鑰算法。它要求發送方和接收方在安全通信之前，商定一個密鑰。對稱算法的安全性依賴于密鑰，泄漏密鑰就意味著任何人都可以對他們發送或接收的消息解密，所以密鑰的保密性對通信的安全性至關重要。基于“對稱密鑰”的加密算法主要有DES、TripleDES、RC2、RC4、RC5和Blowfish等

對稱加密算法的特點是算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高，最大的優點在于加解密的高速度和使用長密鑰時的難破解性。

不足之處是，交易雙方都使用同樣鑰匙，安全性得不到保證。此外，每對用戶每次使用對稱加密算法時，都需要使用其他人不知道的惟一鑰匙，這會使得發收信雙方所擁有的鑰匙數量呈幾何級數增長，密鑰管理成為用戶的負擔。

非對稱加密需要兩個密鑰：公鑰(publickey)和私鑰(privatekey)。公鑰和私鑰是一對，如果用公鑰對數據加密，那么只能用對應的私鑰解密。如果用私鑰對數據加密，只能用對應的公鑰進行解密。因為加密和解密用的是不同的密鑰，所以稱為非對稱加密。非對稱加密的主要算法有RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC(橢圓曲線加密算法)等。其中使用最廣泛的是RSA算法和Elgamal。我們常見的數字證書、加密狗即是采用非對稱加密來完成安全驗證的。

非對稱加密的優點是安全性更高，公鑰是公開的，秘鑰是自己保存的，不需要將私鑰給別人。缺點是加密和解密花費時間長、速度慢，只適合對少量數據進行加密。

Hash算法可以將一個數據轉換為一個標志，這個標志和源數據的每一個字節都有十分緊密的關系。Hash算法還具有一個特點，就是很難找到逆向規律。Hash算法是一個廣義的算法，也可以認為是一種思想，使用Hash算法可以提高存儲空間的利用率，可以提高數據的查詢效率，也可以做數字簽名來保障數據傳遞的安全性。所以Hash算法被廣泛地應用在互聯網應用中。Hash算法也被稱為散列算法，Hash算法雖然被稱為算法，但實際上它更像是一種思想。Hash算法沒有一個固定的公式，只要符合散列思想的算法都可以被稱為是Hash算法。常見的Hash算法是MD5和SHA-1。

哈希算法的優點多得讓人難以置信。不論哈希表中有多少數據，插入和刪除只需要接近常量的時間即0(1）的時間級。對我們來說，這是一瞬間的事。哈希表運算得非常快，在計算機程序中，如果需要快速查詢數據的話，哈希表的速度明顯比樹快，樹的操作通常需要O(N)的時間級。哈希表不僅速度快，編程實現也相對容易。

哈希表的缺點是它是基于數組的，數組創建后難于擴展某些哈希表被基本填滿時，當數組被填滿后，性能會受到很大的影響。并且也沒有一種簡便的方法可以遍歷表中數據項。如果需要遍歷，就只能選擇其他數據結構。

區塊鏈的發展與密碼學緊密相連

如果我們打開區塊鏈的歷史，會發現區塊鏈的歷史和密碼學的進展是緊密相連的。

比特幣的pow算法的實現就是利用了hash函數，而pow算法是1993年提出的。

IPFS的整個算法的核心是時空證明算法，這是2014年提出的。

chia的核心算法同樣也是時空證明算法。

drand區塊鏈的核心算法是來自于多方隨機數協議，這也是最近幾年提出的。

每一個新的區塊鏈核心都往往需要一個核心算法，這個算法來支撐著整個系統的架構。

人物簡介

韓冬，1981年生，現任變量數字化研究院院長。韓院長04年畢業于鄭州大學計算機專業，從事科技行業17載，指導項目超過70個，服務用戶超過1000萬。自2016年起，韓院長專注于前沿科技產業，致力于服務企業進行數字化轉型，為多家企業提供數字化能力服務。

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