量子密碼區塊鏈技術

㈠ 區塊鏈的加密技術

數字加密技能是區塊鏈技能使用和開展的關鍵。一旦加密辦法被破解，區塊鏈的數據安全性將受到挑戰，區塊鏈的可篡改性將不復存在。加密演算法分為對稱加密演算法和非對稱加密演算法。區塊鏈首要使用非對稱加密演算法。非對稱加密演算法中的公鑰暗碼體制依據其所依據的問題一般分為三類:大整數分化問題、離散對數問題和橢圓曲線問題。第一，引進區塊鏈加密技能加密演算法一般分為對稱加密和非對稱加密。非對稱加密是指集成到區塊鏈中以滿意安全要求和所有權驗證要求的加密技能。非對稱加密通常在加密和解密進程中使用兩個非對稱暗碼，稱為公鑰和私鑰。非對稱密鑰對有兩個特點:一是其間一個密鑰(公鑰或私鑰)加密信息後，只能解密另一個對應的密鑰。第二，公鑰可以向別人揭露，而私鑰是保密的，別人無法通過公鑰計算出相應的私鑰。非對稱加密一般分為三種首要類型:大整數分化問題、離散對數問題和橢圓曲線問題。大整數分化的問題類是指用兩個大素數的乘積作為加密數。由於素數的出現是沒有規律的，所以只能通過不斷的試算來尋找解決辦法。離散對數問題類是指基於離散對數的困難性和強單向哈希函數的一種非對稱分布式加密演算法。橢圓曲線是指使用平面橢圓曲線來計算一組非對稱的特殊值，比特幣就採用了這種加密演算法。非對稱加密技能在區塊鏈的使用場景首要包含信息加密、數字簽名和登錄認證。(1)在信息加密場景中，發送方(記為A)用接收方(記為B)的公鑰對信息進行加密後發送給

B，B用自己的私鑰對信息進行解密。比特幣交易的加密就屬於這種場景。(2)在數字簽名場景中，發送方A用自己的私鑰對信息進行加密並發送給B，B用A的公鑰對信息進行解密，然後確保信息是由A發送的。(3)登錄認證場景下，客戶端用私鑰加密登錄信息並發送給伺服器，伺服器再用客戶端的公鑰解密認證登錄信息。請注意上述三種加密計劃之間的差異:信息加密是公鑰加密和私鑰解密，確保信息的安全性；數字簽名是私鑰加密，公鑰解密，確保了數字簽名的歸屬。認證私鑰加密，公鑰解密。以比特幣體系為例，其非對稱加密機制如圖1所示:比特幣體系一般通過調用操作體系底層的隨機數生成器生成一個256位的隨機數作為私鑰。比特幣的私鑰總量大，遍歷所有私鑰空間獲取比特幣的私鑰極其困難，所以暗碼學是安全的。為便於辨認，256位二進制比特幣私鑰將通過SHA256哈希演算法和Base58進行轉化，構成50個字元長的私鑰，便於用戶辨認和書寫。比特幣的公鑰是私鑰通過Secp256k1橢圓曲線演算法生成的65位元組隨機數。公鑰可用於生成比特幣交易中使用的地址。生成進程是公鑰先通過SHA256和RIPEMD160哈希處理，生成20位元組的摘要成果(即Hash160的成果)，再通過SHA256哈希演算法和Base58轉化，構成33個字元的比特幣地址。公鑰生成進程是不可逆的，即私鑰不能從公鑰推導出來。比特幣的公鑰和私鑰通常存儲在比特幣錢包文件中，其間私鑰最為重要。丟掉私鑰意味著丟掉相應地址的所有比特幣財物。在現有的比特幣和區塊鏈體系中，現已依據實踐使用需求衍生出多私鑰加密技能，以滿意多重簽名等愈加靈敏雜亂的場景。

㈡ 10000年的工作量如今只要200秒，區塊鏈技術的一生之敵出現了

谷歌已經宣布開發出了世界上最強大的量子計算機，這意味著以往10000年才能完成的計算工作，量子計算機只需要200秒就可以完成。不僅如此，量子計算還將對區塊鏈的安全性造成沖擊，傳統的區塊加密技術會在未來會被量子計算降維打擊。

量子計算是基於量子理論發展出的計算機技術，量子計算機遵循物理定律，它在同一時間可以採取多種狀態並使用所有可能的計算排列方式執行任務，因此在處理數據的能力上得到了巨大提高。

傳統的計算機理論依據現有的二進制計算方式， 雖然現在測量每個晶體管選擇0或者1的時間已經能夠縮減到十億分之一秒，不過這些器件轉換狀態的速度是有限的。 隨著我們向更小、更快的集成電路發展，人類已經接觸到了這些材料的物理極限，想要從這個方面繼續提高計算機的性能並非不可能，只不過這樣做的成本和收益是不劃算的。

量子計算嘗試從另一個角度來解決這個問題，在量子計算機中， 元素粒子的電荷正負可以表示成0或1，這些粒子被稱為量子比特，它們的性質和行為構成了量子計算的基礎。

量子計算運用了量子物理的兩個最重要的原理，分別是量子疊加原理和量子糾纏原理。疊加原理將量子想像成磁場中的某個粒子，該粒子的自旋狀態既可以和自旋上升態的場相同，也可以和自旋下降態的場相反。根據量子定律，當這些粒子進入疊加態後，它可以在取0或1的基礎上完成疊加，這將使得它代表的數值發生變化。 概括地講，疊加原理讓粒子分為兩部分，一部分取0，一部分取1，比如一部分0和5個1的疊加，就會產生5。 糾纏原理指在某一點上相互作用的粒子可以成對糾纏在一起，當我們得知其中一個粒子的自旋狀態後，就可以從相反方向推斷出它同對的另一個粒子。而且，不管相關粒子之間的距離有多大，它們都可以瞬間相互作用。 糾纏原理就是指同對出現的粒子會產生相互作用，這樣的作用和粒子之間的距離無關。

量子疊加和量子糾纏讓量子計算擁有了強大的計算能力，普通計算機的兩個存儲單位只能存儲四個二進制數字（00、01、10和11）中的任意一個，而量子計算機在擁有兩個存儲單位時，可以同時存儲這四個數值。如果增加更多的量子單位，計算機的容量將會以指數方式擴展。

區塊鏈技術的加密手段依賴於密碼對，即私鑰和公鑰。 公鑰可以從私鑰的對應項計算得來，但是不能反過來推知私鑰。量子計算機能夠通過跨越量級來實現這一點，也就是由公鑰破解私鑰，最終攻破整個加密體系。

不過，現有的量子計算機還不能完全達到這樣的水平，谷歌的量子計算機目前具有53個量子比特，而想要對區塊鏈技術產生影響，至少需要1500個量子比特才能完成。但是至少從理論上講，量子計算是能夠威脅到區塊鏈技術的。

不過，想要擴展量子計算機也並非易事。雖然Shor演算法可以通過公鑰破解私鑰，但是預計在近十年這種情況是不會發生的，因為目前的技術想要從現有的量子計算機基礎上擴展30倍是非常困難的，不過科學的進步將使這一天加速到來。

雖然量子計算將重挫傳統的區塊鏈加密技術，但是它同樣帶來了新的密碼系統，也就是量子密碼學。量子密碼學利用了物理學知識，保證在不知道信息的發送接收雙方的情況下，信息不會泄露。 量子密碼不同於傳統的密碼系統，它更依賴物理學，而不是數學，這是它安全性更高的根本原因。

從本質上將，量子密碼學的基礎是利用單個粒子及其內在的量子特性發展一個牢不可破的密碼系統，在不受干擾的情況下，任何形式的量子態都不能被測量。量子密碼將採用光子傳輸密鑰，一旦密鑰被發送，就可以使用普通密鑰的方法進行編碼和解碼。 每個光子的自旋類型都代表二進制中的1或者0，一串光子將構成一個1和0組成的長字元串，這些字元串將傳遞信息。 根據物理理論，正確構建出量子密碼後，任何人都無法侵入系統。

在常規的加密技術中，破解私鑰需要找到一個數的因子，而這個數將由兩個巨大的質數的乘積構成，如果通過演算法想要計算出這個結果，你需要從宇宙誕生的那一天開始算起。但是，這種常規加密技術存在弱點，一些弱鍵將會產生漏洞，並且摩爾定律不斷提高計算機的處理能力，這些加密方法的破解雖然是困難的，但是並非不可能的。

量子密碼就避免了這些問題，密鑰被加密成一串光子，根據海森堡不確定性原理，在不改變光子的情況下，任何人都無法觀測到這些光子存儲的信息。在這種情況下，入侵者擁有的技術並不重要，因為物理學定律是難以打破的。

雖然量子計算擁有了無與倫比的速度，也可以擊破傳統的加密技術，但是它自身也非常脆弱。在量子計算的過程中，即便是最輕微的電磁波干擾，也會導致量子計算崩潰，所以量子計算機對環境的要求非常苛刻，在運行過程中需要與外界干擾完全隔離。並且，如果計算的過程中出現一個錯誤，會導致整個計算的有效性崩潰，也就是說量子計算的糾錯會導致整個計算體系失效。

量子計算對區塊鏈技術的降維打擊是必然出現的，不過這也正符合 科技 進步的道理。所以，無論是區塊鏈加密技術，還是量子計算技術，都值得人們好好研究。

㈢ 區塊鏈是什麼

區塊鏈（Blockchain）是信息技術領域的術語，從本質上講，它是共享資料庫，存儲於其中的數據或信息，具有「不可偽造」「全程留痕」「可以追溯」「公開透明」「集體維護」等特徵。

2019年1月10日，國家互聯網信改洞息辦公室發布《區塊鏈信息服務管理規定》。2019年12月2日，該詞入選《咬文嚼字》2019年十大流行語。