一张图看懂区块链ppt
A. 区块链是什么,怎么用区块链赚钱
区块链是一个信息技术领域的术语。从本质上讲,它是一个共享数据库,存储于其中的数据或信息,具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。基于这些特征,区块链技术奠定了坚实的“信任”基础,创造了可靠的“合作”机制,具有广阔的运用前景。
区块链赚钱的方法如下:
1、炒币,炒币就像炒股,炒币是区块链赚钱门槛最低的一种方式;
2、商贩,区块链是全球性的市场,可以像小商贩一样,从价格低的平台搬到价格高的平台去卖,赚差价;
3、推广赚佣金,区块链的做法是,首先注册交易所账号,生成自己的邀请链接,然后推广,有人通过你的链接注册了交易所并产生交易的话,即可获得佣金;
4、挖矿,比特币中的“挖矿”就是记账的过程;
5、技术支持,给一些团队和企业提供区块链技术支持;
6、开交易网站,收取手续费;
7、开发钱包,钱包是区块链的基础设施,就像区块链的“支付宝”或“微信支付”;
8、做区块链项目或基础设备供应商。
温馨提示:以上解释仅供参考,不作任何建议。入市有风险,投资需谨慎。您在做任何投资之前,应确保自己完全明白该产品的投资性质和所涉及的风险,详细了解和谨慎评估产品后,再自身判断是否参与交易。
应答时间:2020-12-02,最新业务变化请以平安银行官网公布为准。
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B. 5分钟教你看懂区块链基本概念(史上最容易教程)
初入币圈,小娜深深理解新手们想要了解区块链基础概念,但是又无从下手的感觉。
小娜这段时间以来阅读了一系列科普文章,觉得用类比的方法理解会容易很多,这就帮大家整理出来啦~
银行是一个中心化账本,上面写着:
张三的A账号余额3000元,李四的B账号余额2000元......
当张三想要通过A账号转账1000元给李四的B账号时:
转自知乎江卓尔的回答 https://www.hu.com/question/22981006
假设有这样的一个小村庄,大家不是靠银行,而是自己用账本来记录谁有多少钱,每个人都有一本账本,账本上写着:
张三的A账号余额3000元,李四的B账号余额2000元......
当张三想要通过A账号转账1000元给李四的B账号时,
当张三想要通过A账号转账1比特币给李四的B账号时,
所以说,在这个系统中,没有一个中心账本,而是每个人都有一个账本。一传十十传百,实现联动。
每个人的账本上,都有所有的交易记录。每个人账本上的交易记录都是一样的。即便你篡改了你账本上的记录,你也无法篡改村子里其他人的记录,所以你一己之力无法更改记录。这保证了交易记录的真实性。
在上面这个故事中,每个村民都是一个节点。
在现实生活中,人们在电脑上运行客户端软件,接入账本,成为记账的一员,称为一个节点。
节点连接在一起,成为一个网络。
节点我们已经知道了,那么区块又是什么呢?
区块是一段时间内的交易打成的一个包。
如下图所示,假设10个交易打一个包,那么交易1到交易10形成区块1。打包完毕后将下面10个交易打包成区块2,以此类推。
目前比特币全网平均每10分钟产生一个区块,每一个区块都链接到上一个区块,以此相连形成区块链。
为什么要把交易打包呢?
由于比特币长期积累大量的交易,两个节点逐条对照你缺了哪些交易/我缺了哪些交易,是非常困难的。
为了解决这一难题,中本聪发明了区块,把区块从1开始编号,接着是2,3,以此类推。两个节点相互连接后,只要检查双方的区块编号高度,就能方便地同步交易数据。
比如上图,赵六接到王五后,发现王五的区块高度是10,而自己只有9,则只要向王五请求区块10这个一个区块即可。
挖矿,就是竞争区块的打包权。
为什么打包权还要竞争呢?不是把一揽子交易打个包就可以了吗?
打包需要耗费一定的网络及计算资源。为了鼓励张三李四王二赵六等节点参与打包,比特币规则规定:谁打包区块,谁就将获得比特币作为酬劳。
中本聪设计比特币初始总量为2100万个。获得区块打包权的节点,最开始的奖励是每个区块50比特币,之后没经过21万个区块(约4年时间)奖励将减半一次,直到2140年左右区块奖励将变得微乎其微,此时区块奖励总和为2100万比特币。
在比特币奖励的鼓励下,张三李四王二赵六等节点纷纷踊跃争夺打包权,也就是“挖矿”。
那么如何争夺打包权呢?
为了获得打包权,节点们需要进行一种类似“扔硬币”的竞赛。系统规定了游戏规则,谁先扔出符合规定的“硬币”,谁就能获得打包权和奖励。
但是“扔硬币”获胜的诀窍是提高每秒仍硬币的次数,POW(工作量证明)共识机制简而言之就是,干的越多,收的越多。
所以人们纷纷购置矿机和计算资源,争取扔出更多的“硬币”,从而获得节点的打包权和比特币奖励。
因此POW机制非常耗费地球资源。
如上面所说,如果把这个去中心化的账本记账活动比喻为一个游戏,那么比特币就是这个游戏中的代币。
目前由于系统中的比特币还没有到达2100万个,所以系统中有存量货币和增量货币。增量部分是节点通过竞争区块打包权(也就是“挖矿”)获得的。
比特币至少有以下功能:
====或持续更新====
注:部分内容转自江卓尔知乎高赞答案《比特币基础科普与常见误解》
https://www.hu.com/question/22981006
这篇文章是小娜读过的介绍区块链和比特币最全面的一篇,建议大家有时间认真阅读,获益颇丰哦。
C. 漫画图解 什么是区块链
漫画图解:什么是区块链
什么是区块链?
区块链,英文 Blockchain,本质上是一种去中心化的分布式数据库。任何人只要架设自己的服务器,接入区块链网络,都可以成为这个庞大网络的一个节点。
区块链既然本质是数据库,里面究竟存储了什么东西呢?让我们来了解一下区块链的基本单元:区块(Block)。
一个区块分为两大部分:
1.区块头
区块头里面存储着区块的头信息,包含上一个区块的哈希值(PreHash),本区块体的哈希值(Hash),以及时间戳(TimeStamp)等等。
2.区块体
区块体存储着这个区块的详细数据(Data),这个数据包含若干行记录,可以是交易信息,也可以是其他某种信息。
刚才提及的哈希值又是什么意思呢?
想必大家都听说过MD5,MD5就是典型的哈希算法,可以把一串任意长度的明文转化成一串固定长度(128bit)的字符串,这个字符串就是哈希值。
而在我们的区块链中,采用的是一种更为复杂的哈希算法,叫做SHA256。最新的数据信息(比如交易记录)经过一系列复杂的计算,最终会通过这个哈希算法转化成了长度为256bit的哈希值字符串,也就是区块头当中的Hash,格式如下:
区块与Hash是一一对应的,Hash可以当做是区块的唯一标识。
不同的区块之间是如何进行关联的呢?依靠Hash和PreHash来关联。每一个区块的PreHash和前一个区块的Hash值是相等的。
为什么要计算区块的哈希值呢?
既然区块链是一个链状结构,就必然存在链条的头节点(第一个区块)和尾节点(最后一个区块)。一旦有人计算出区块链最新数据信息的哈希值,相当于对最新的交易记录进行打包,新的区块会被创建出来,衔接在区块链的末尾。
新区块头的Hash就是刚刚计算出的哈希值,PreHash等于上一个区块的Hash。区块体的Data存储的是打包前的交易记录,这部分数据信息已经变得不可修改。
这个计算Hash值,创建新区块的过程就叫做挖矿。
用于进行海量计算的服务器,叫做矿机。
操作计算的工作人员,叫做矿工。
计算哈希值究竟难在哪里?咱们来做一个最粗浅的解释,哈希值计算的公式如下:
Hash = SHA-256(最后一个区块的Hash + 新区块基本信息 + 交易记录信息 + 随机数)
其中,交易记录信息也是一串哈希值,它的计算涉及到一个数据结构 Merkle Tree。有兴趣的小伙伴可以查阅相关资料,我们暂时不做展开介绍。
这里关键的计算难点在于随机数的生成。猥琐的区块链发明者为了增大Hash的计算难度,要求Hash结果的前72bit必须都是0,这个几率实在是太小太小。
由于(最后一个区块的Hash + 新区块基本信息 + 交易记录信息)是固定的,所以能否获得符合要求的Hash,完全取决于随机数的值。挖矿者必须经过海量计算,反复生成随机数进行“撞大运”一般的尝试,才有可能得到正确的Hash,从而挖矿成功。
同时,区块头内还包含着一个动态的难度系数,当全世界的硬件计算能力越来越快的时候,区块链的难度系数也会水涨船高,使得全网平均每10分钟才能产生出一个新区块。
小伙伴们明白挖矿有多么难了吧?需要补充的是,不同的区块链应用在细节上是不同的,这里所描述的挖矿规则是以比特币为例。
区块链的应用
比特币(BitCoin)的概念最初由中本聪于2008年提出,而后根据这一思路设计发布了开源软件以及建构其上的P2P网络。比特币是一种P2P形式的数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。
什么是P2P网络呢?
传统的货币都是由中央银行统一发行,所有的个人储蓄也是由银行统一管理,这是典型的中心化系统。
而比特币则是部署在一个全世界众多对等节点组成的去中心化网络之上。每一个节点都有资格对这种数字货币进行记录和发行。
至于比特币底层的数据存储,正是基于了区块链技术。比特币的每一笔交易,都对应了区块体数据中的一行,简单的示意如下:
交易记录的每一行都包含时间戳、交易明细、数字签名。
表格中只是为了方便理解。实际存储的交易明细是匿名的,只会记录支付方和收款方的钱包地址。
至于数字签名呢,可以理解为每一条单笔交易的防伪标识,由非对称加密算法所生成。
接下来说一说比特币矿工的奖励:
比特币协议规定,挖到新区块的矿工将获得奖励,从2008年起是50个比特币,然后每4年减半,目前2018年是12.5个比特币。流通中新增的比特币都是这样诞生的,也难怪大家对挖掘比特币的工作如此趋之若鹜!
区块链的优势和劣势
区块链的优势:
1.去中心化
区块链不依赖于某个中心节点,整个系统的数据由全网所有对等节点共同维护,都可以进行数据的存储和检验。这样一来,除非攻击者黑掉全网半数以上的节点,否则整个系统是不会遭到破坏的。
2.信息不可篡改
区块内的数据是无法被篡改的。一旦数据遭到篡改哪怕一丁点,整个区块对应的哈希值就会随之改变,不再是一个有效的哈希值,后面链接的区块也会随之断裂。
区块链的劣势:
1.过度消耗能源
想要生成一个新的区块,必须要大量服务器资源进行大量无谓的尝试性计算,严重耗费电能。
2.信息的网络延迟
以比特币为例,任何一笔交易数据都需要同步到其他所有节点,同步过程中难免会受到网络传输延迟的影响,带来较长的耗时。
几点补充:
1.本漫画部分内容参考了阮一峰的博文《区块链入门教程》,感谢这位大神的科普。
2.由于篇幅有限,关于Merkle Tree 和 非对称加密 的知识暂时没有展开细讲,有兴趣的小伙伴们可以查阅资料进行更深一步的学习。
D. 什么是区块链ppt
从学术角度来解释,区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链本质上是一个去中心化的数据库。
举个例子,假如你是一位女性,你男朋友每次跟你说一句肉麻的话或者承诺给你买东西,你都立刻录下来并且发给你的和他的所有闺蜜、同学、同事,还有各种群和朋友圈,让他再也无法抵赖,这叫区块链。
区块链技术的核心优势是去中心化,能够通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段,在节点无需互相信任的分布式系统中实现基于去中心化信用的点对点交易、协调与协作,从而为解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供了解决方案。
区块链的应用领域有数字货币、通证、金融、防伪溯源、隐私保护、供应链、娱乐等等,区块链、比特币的火爆,不少相关的top域名都被注册,对域名行业产生了比较大的影响。
E. 区块链技术包含的几种基础技术是什么
区块链1.0时代即是数字货币的时代,技术基础为:
1.
以区块为单位的连庄数据块结构
2.
全网共享账本
3.
非对称加密
4.
源代码开源
区块链2.0时代技术基础:
1.
智能合约;是区块链系统中的应用,是以编码的可自动运行的的业务逻辑,通常有自己代币和专用开发语言;
2.
DAPP:包含用户接卖弄的应用,包括但不限于各种加密货币,如以太坊钱包;
3.
虚拟机:用于执行智能合约编译后的代码,虚拟机是图灵完备的。
随着区块链技术的应用和不断深入,区块链3.0时代已经来临,从各行各业的运转背后都可以看到区块链协作运转的模式,因此区块链必将广泛而深刻的改变人类的生活方式,因此整个生活服务将进入区块链时代。在这个互联网发展过程当中,区块链+实体行业、区块链电商、区块链社群运营都可以运用到区块链技术。
当然3.0伴随着现代密码学发展才产生的,现今应用的密码学是20年前的的密码学成果,因此要将区块链技术应用于更多参与场景,特别是应用于互联网经济等方面,现有的加密技术是否满足需求还需要更多的验证,需要更深入的整合密码学前沿技术,不断创新。
F. 简单易懂地介绍什么是区块链
区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一 种链式数据结构, 并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲,区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数 据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。
比特币、莱特币、普银、以太币等数字加密货币的底层技术都是区块链,他们都只是区块链的一种应用。
G. 区块链技术是什么.ppt
用通俗的话阐述:如果我们把数据库假设成一本账本,读写数据库就可以看做一种记账的行为,区块链技术的原理就是在一段时间内找出记账最快最好的人,由这个人来记账,然后将账本的这一页信息发给整个系统里的其他所有人。这也就相当于改变数据库所有的记录,发给全网的其他每个节点,所以区块链技术也称为分布式账本(distributed ledger)。
比特币、莱特币、智能合约平台以太坊、分布式内容发布平台DECENT都利用到了区块链技术。
H. 【深度知识】区块链之加密原理图示(加密,签名)
先放一张以太坊的架构图:
在学习的过程中主要是采用单个模块了学习了解的,包括P2P,密码学,网络,协议等。直接开始总结:
秘钥分配问题也就是秘钥的传输问题,如果对称秘钥,那么只能在线下进行秘钥的交换。如果在线上传输秘钥,那就有可能被拦截。所以采用非对称加密,两把钥匙,一把私钥自留,一把公钥公开。公钥可以在网上传输。不用线下交易。保证数据的安全性。
如上图,A节点发送数据到B节点,此时采用公钥加密。A节点从自己的公钥中获取到B节点的公钥对明文数据加密,得到密文发送给B节点。而B节点采用自己的私钥解密。
2、无法解决消息篡改。
如上图,A节点采用B的公钥进行加密,然后将密文传输给B节点。B节点拿A节点的公钥将密文解密。
1、由于A的公钥是公开的,一旦网上黑客拦截消息,密文形同虚设。说白了,这种加密方式,只要拦截消息,就都能解开。
2、同样存在无法确定消息来源的问题,和消息篡改的问题。
如上图,A节点在发送数据前,先用B的公钥加密,得到密文1,再用A的私钥对密文1加密得到密文2。而B节点得到密文后,先用A的公钥解密,得到密文1,之后用B的私钥解密得到明文。
1、当网络上拦截到数据密文2时, 由于A的公钥是公开的,故可以用A的公钥对密文2解密,就得到了密文1。所以这样看起来是双重加密,其实最后一层的私钥签名是无效的。一般来讲,我们都希望签名是签在最原始的数据上。如果签名放在后面,由于公钥是公开的,签名就缺乏安全性。
2、存在性能问题,非对称加密本身效率就很低下,还进行了两次加密过程。
如上图,A节点先用A的私钥加密,之后用B的公钥加密。B节点收到消息后,先采用B的私钥解密,然后再利用A的公钥解密。
1、当密文数据2被黑客拦截后,由于密文2只能采用B的私钥解密,而B的私钥只有B节点有,其他人无法机密。故安全性最高。
2、当B节点解密得到密文1后, 只能采用A的公钥来解密。而只有经过A的私钥加密的数据才能用A的公钥解密成功,A的私钥只有A节点有,所以可以确定数据是由A节点传输过来的。
经两次非对称加密,性能问题比较严重。
基于以上篡改数据的问题,我们引入了消息认证。经过消息认证后的加密流程如下:
当A节点发送消息前,先对明文数据做一次散列计算。得到一个摘要, 之后将照耀与原始数据同时发送给B节点。当B节点接收到消息后,对消息解密。解析出其中的散列摘要和原始数据,然后再对原始数据进行一次同样的散列计算得到摘要1, 比较摘要与摘要1。如果相同则未被篡改,如果不同则表示已经被篡改。
在传输过程中,密文2只要被篡改,最后导致的hash与hash1就会产生不同。
无法解决签名问题,也就是双方相互攻击。A对于自己发送的消息始终不承认。比如A对B发送了一条错误消息,导致B有损失。但A抵赖不是自己发送的。
在(三)的过程中,没有办法解决交互双方相互攻击。什么意思呢? 有可能是因为A发送的消息,对A节点不利,后来A就抵赖这消息不是它发送的。
为了解决这个问题,故引入了签名。这里我们将(二)-4中的加密方式,与消息签名合并设计在一起。
在上图中,我们利用A节点的私钥对其发送的摘要信息进行签名,然后将签名+原文,再利用B的公钥进行加密。而B得到密文后,先用B的私钥解密,然后 对摘要再用A的公钥解密,只有比较两次摘要的内容是否相同。这既避免了防篡改问题,有规避了双方攻击问题。因为A对信息进行了签名,故是无法抵赖的。
为了解决非对称加密数据时的性能问题,故往往采用混合加密。这里就需要引入对称加密,如下图:
在对数据加密时,我们采用了双方共享的对称秘钥来加密。而对称秘钥尽量不要在网络上传输,以免丢失。这里的共享对称秘钥是根据自己的私钥和对方的公钥计算出的,然后适用对称秘钥对数据加密。而对方接收到数据时,也计算出对称秘钥然后对密文解密。
以上这种对称秘钥是不安全的,因为A的私钥和B的公钥一般短期内固定,所以共享对称秘钥也是固定不变的。为了增强安全性,最好的方式是每次交互都生成一个临时的共享对称秘钥。那么如何才能在每次交互过程中生成一个随机的对称秘钥,且不需要传输呢?
那么如何生成随机的共享秘钥进行加密呢?
对于发送方A节点,在每次发送时,都生成一个临时非对称秘钥对,然后根据B节点的公钥 和 临时的非对称私钥 可以计算出一个对称秘钥(KA算法-Key Agreement)。然后利用该对称秘钥对数据进行加密,针对共享秘钥这里的流程如下:
对于B节点,当接收到传输过来的数据时,解析出其中A节点的随机公钥,之后利用A节点的随机公钥 与 B节点自身的私钥 计算出对称秘钥(KA算法)。之后利用对称秘钥机密数据。
对于以上加密方式,其实仍然存在很多问题,比如如何避免重放攻击(在消息中加入 Nonce ),再比如彩虹表(参考 KDF机制解决 )之类的问题。由于时间及能力有限,故暂时忽略。
那么究竟应该采用何种加密呢?
主要还是基于要传输的数据的安全等级来考量。不重要的数据其实做好认证和签名就可以,但是很重要的数据就需要采用安全等级比较高的加密方案了。
密码套件 是一个网络协议的概念。其中主要包括身份认证、加密、消息认证(MAC)、秘钥交换的算法组成。
在整个网络的传输过程中,根据密码套件主要分如下几大类算法:
秘钥交换算法:比如ECDHE、RSA。主要用于客户端和服务端握手时如何进行身份验证。
消息认证算法:比如SHA1、SHA2、SHA3。主要用于消息摘要。
批量加密算法:比如AES, 主要用于加密信息流。
伪随机数算法:例如TLS 1.2的伪随机函数使用MAC算法的散列函数来创建一个 主密钥 ——连接双方共享的一个48字节的私钥。主密钥在创建会话密钥(例如创建MAC)时作为一个熵来源。
在网络中,一次消息的传输一般需要在如下4个阶段分别进行加密,才能保证消息安全、可靠的传输。
握手/网络协商阶段:
在双方进行握手阶段,需要进行链接的协商。主要的加密算法包括RSA、DH、ECDH等
身份认证阶段:
身份认证阶段,需要确定发送的消息的来源来源。主要采用的加密方式包括RSA、DSA、ECDSA(ECC加密,DSA签名)等。
消息加密阶段:
消息加密指对发送的信息流进行加密。主要采用的加密方式包括DES、RC4、AES等。
消息身份认证阶段/防篡改阶段:
主要是保证消息在传输过程中确保没有被篡改过。主要的加密方式包括MD5、SHA1、SHA2、SHA3等。
ECC :Elliptic Curves Cryptography,椭圆曲线密码编码学。是一种根据椭圆上点倍积生成 公钥、私钥的算法。用于生成公私秘钥。
ECDSA :用于数字签名,是一种数字签名算法。一种有效的数字签名使接收者有理由相信消息是由已知的发送者创建的,从而发送者不能否认已经发送了消息(身份验证和不可否认),并且消息在运输过程中没有改变。ECDSA签名算法是ECC与DSA的结合,整个签名过程与DSA类似,所不一样的是签名中采取的算法为ECC,最后签名出来的值也是分为r,s。 主要用于身份认证阶段 。
ECDH :也是基于ECC算法的霍夫曼树秘钥,通过ECDH,双方可以在不共享任何秘密的前提下协商出一个共享秘密,并且是这种共享秘钥是为当前的通信暂时性的随机生成的,通信一旦中断秘钥就消失。 主要用于握手磋商阶段。
ECIES: 是一种集成加密方案,也可称为一种混合加密方案,它提供了对所选择的明文和选择的密码文本攻击的语义安全性。ECIES可以使用不同类型的函数:秘钥协商函数(KA),秘钥推导函数(KDF),对称加密方案(ENC),哈希函数(HASH), H-MAC函数(MAC)。
ECC 是椭圆加密算法,主要讲述了按照公私钥怎么在椭圆上产生,并且不可逆。 ECDSA 则主要是采用ECC算法怎么来做签名, ECDH 则是采用ECC算法怎么生成对称秘钥。以上三者都是对ECC加密算法的应用。而现实场景中,我们往往会采用混合加密(对称加密,非对称加密结合使用,签名技术等一起使用)。 ECIES 就是底层利用ECC算法提供的一套集成(混合)加密方案。其中包括了非对称加密,对称加密和签名的功能。
<meta charset="utf-8">
这个先订条件是为了保证曲线不包含奇点。
所以,随着曲线参数a和b的不断变化,曲线也呈现出了不同的形状。比如:
所有的非对称加密的基本原理基本都是基于一个公式 K = k G。其中K代表公钥,k代表私钥,G代表某一个选取的基点。非对称加密的算法 就是要保证 该公式 不可进行逆运算( 也就是说G/K是无法计算的 )。 *
ECC是如何计算出公私钥呢?这里我按照我自己的理解来描述。
我理解,ECC的核心思想就是:选择曲线上的一个基点G,之后随机在ECC曲线上取一个点k(作为私钥),然后根据k G计算出我们的公钥K。并且保证公钥K也要在曲线上。*
那么k G怎么计算呢?如何计算k G才能保证最后的结果不可逆呢?这就是ECC算法要解决的。
首先,我们先随便选择一条ECC曲线,a = -3, b = 7 得到如下曲线:
在这个曲线上,我随机选取两个点,这两个点的乘法怎么算呢?我们可以简化下问题,乘法是都可以用加法表示的,比如2 2 = 2+2,3 5 = 5+5+5。 那么我们只要能在曲线上计算出加法,理论上就能算乘法。所以,只要能在这个曲线上进行加法计算,理论上就可以来计算乘法,理论上也就可以计算k*G这种表达式的值。
曲线上两点的加法又怎么算呢?这里ECC为了保证不可逆性,在曲线上自定义了加法体系。
现实中,1+1=2,2+2=4,但在ECC算法里,我们理解的这种加法体系是不可能。故需要自定义一套适用于该曲线的加法体系。
ECC定义,在图形中随机找一条直线,与ECC曲线相交于三个点(也有可能是两个点),这三点分别是P、Q、R。
那么P+Q+R = 0。其中0 不是坐标轴上的0点,而是ECC中的无穷远点。也就是说定义了无穷远点为0点。
同样,我们就能得出 P+Q = -R。 由于R 与-R是关于X轴对称的,所以我们就能在曲线上找到其坐标。
P+R+Q = 0, 故P+R = -Q , 如上图。
以上就描述了ECC曲线的世界里是如何进行加法运算的。
从上图可看出,直线与曲线只有两个交点,也就是说 直线是曲线的切线。此时P,R 重合了。
也就是P = R, 根据上述ECC的加法体系,P+R+Q = 0, 就可以得出 P+R+Q = 2P+Q = 2R+Q=0
于是乎得到 2 P = -Q (是不是与我们非对称算法的公式 K = k G 越来越近了)。
于是我们得出一个结论,可以算乘法,不过只有在切点的时候才能算乘法,而且只能算2的乘法。
假若 2 可以变成任意个数进行想乘,那么就能代表在ECC曲线里可以进行乘法运算,那么ECC算法就能满足非对称加密算法的要求了。
那么我们是不是可以随机任何一个数的乘法都可以算呢? 答案是肯定的。 也就是点倍积 计算方式。
选一个随机数 k, 那么k * P等于多少呢?
我们知道在计算机的世界里,所有的都是二进制的,ECC既然能算2的乘法,那么我们可以将随机数k描 述成二进制然后计算。假若k = 151 = 10010111
由于2 P = -Q 所以 这样就计算出了k P。 这就是点倍积算法 。所以在ECC的曲线体系下是可以来计算乘法,那么以为这非对称加密的方式是可行的。
至于为什么这样计算 是不可逆的。这需要大量的推演,我也不了解。但是我觉得可以这样理解:
我们的手表上,一般都有时间刻度。现在如果把1990年01月01日0点0分0秒作为起始点,如果告诉你至起始点为止时间流逝了 整1年,那么我们是可以计算出现在的时间的,也就是能在手表上将时分秒指针应该指向00:00:00。但是反过来,我说现在手表上的时分秒指针指向了00:00:00,你能告诉我至起始点算过了有几年了么?
ECDSA签名算法和其他DSA、RSA基本相似,都是采用私钥签名,公钥验证。只不过算法体系采用的是ECC的算法。交互的双方要采用同一套参数体系。签名原理如下:
在曲线上选取一个无穷远点为基点 G = (x,y)。随机在曲线上取一点k 作为私钥, K = k*G 计算出公钥。
签名过程:
生成随机数R, 计算出RG.
根据随机数R,消息M的HASH值H,以及私钥k, 计算出签名S = (H+kx)/R.
将消息M,RG,S发送给接收方。
签名验证过程:
接收到消息M, RG,S
根据消息计算出HASH值H
根据发送方的公钥K,计算 HG/S + xK/S, 将计算的结果与 RG比较。如果相等则验证成功。
公式推论:
HG/S + xK/S = HG/S + x(kG)/S = (H+xk)/GS = RG
在介绍原理前,说明一下ECC是满足结合律和交换律的,也就是说A+B+C = A+C+B = (A+C)+B。
这里举一个WIKI上的例子说明如何生成共享秘钥,也可以参考 Alice And Bob 的例子。
Alice 与Bob 要进行通信,双方前提都是基于 同一参数体系的ECC生成的 公钥和私钥。所以有ECC有共同的基点G。
生成秘钥阶段:
Alice 采用公钥算法 KA = ka * G ,生成了公钥KA和私钥ka, 并公开公钥KA。
Bob 采用公钥算法 KB = kb * G ,生成了公钥KB和私钥 kb, 并公开公钥KB。
计算ECDH阶段:
Alice 利用计算公式 Q = ka * KB 计算出一个秘钥Q。
Bob 利用计算公式 Q' = kb * KA 计算出一个秘钥Q'。
共享秘钥验证:
Q = ka KB = ka * kb * G = ka * G * kb = KA * kb = kb * KA = Q'
故 双方分别计算出的共享秘钥不需要进行公开就可采用Q进行加密。我们将Q称为共享秘钥。
在以太坊中,采用的ECIEC的加密套件中的其他内容:
1、其中HASH算法采用的是最安全的SHA3算法 Keccak 。
2、签名算法采用的是 ECDSA
3、认证方式采用的是 H-MAC
4、ECC的参数体系采用了secp256k1, 其他参数体系 参考这里
H-MAC 全程叫做 Hash-based Message Authentication Code. 其模型如下:
在 以太坊 的 UDP通信时(RPC通信加密方式不同),则采用了以上的实现方式,并扩展化了。
首先,以太坊的UDP通信的结构如下:
其中,sig是 经过 私钥加密的签名信息。mac是可以理解为整个消息的摘要, ptype是消息的事件类型,data则是经过RLP编码后的传输数据。
其UDP的整个的加密,认证,签名模型如下: