區(qū)塊鏈最核心的不可篡改和加密兩項(xiàng)技術(shù)均來自于密碼學(xué)的相關(guān)理論。

公鑰密碼技術(shù)和單向散列函數(shù)為比特幣及其后區(qū)塊鏈的發(fā)展奠定了條件陵刹。

—?密碼學(xué) 公私鑰 單向散列函數(shù)?—

我們知道現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)除了信息的真實(shí)性之外迂求，存在一個(gè)很大的問題就是用戶產(chǎn)生增量數(shù)據(jù)的動(dòng)力不足碾盐，上篇文章提到的留言板缺乏有效數(shù)據(jù)的情況就屬于這種。

比如我們現(xiàn)在有很多網(wǎng)絡(luò)借貸的平臺(tái)揩局，用戶使用它們的服務(wù)時(shí)毫玖，在填寫了必要的性別、年齡凌盯、收入等數(shù)據(jù)之外付枫，如果平臺(tái)還希望獲得更多的輔助數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行信用評價(jià)，用戶往往是不愿意提供的驰怎。

有的平臺(tái)會(huì)采用獎(jiǎng)券阐滩、返點(diǎn)等激勵(lì)的方式驅(qū)動(dòng)這些額外數(shù)據(jù)的收集（激勵(lì)），或者進(jìn)行非常翔實(shí)的解釋工作（協(xié)調(diào)預(yù)期）县忌，但這樣做并不十分有效——部分對隱私不敏感掂榔，或者價(jià)格優(yōu)先型的客戶除外继效。原因就在于沒有可靠的加密技術(shù)的加持，用戶并不能對平臺(tái)完全信任装获，所以即使有了激勵(lì)的承諾瑞信，出于安全的考慮，很多人也還是不愿意配合提供這些數(shù)據(jù)饱溢。

在與加密技術(shù)結(jié)合之后喧伞，激勵(lì)與協(xié)調(diào)預(yù)期的方法才可以真正促進(jìn)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和流動(dòng)。由于數(shù)據(jù)權(quán)屬不會(huì)受到平臺(tái)方的威脅绩郎，而且產(chǎn)生的貢獻(xiàn)可以追蹤到個(gè)人，用戶就可以更放心的通過提供數(shù)據(jù)來獲得激勵(lì)翁逞。設(shè)想在剛才網(wǎng)絡(luò)借貸的場景肋杖，流程變更為產(chǎn)生的額外數(shù)據(jù)僅由用戶單獨(dú)保管，每一次用作借貸分析的需求都要用戶提供特別的簽名授權(quán)挖函，而后再把數(shù)據(jù)使用產(chǎn)生的收益分成返還……

在這種情況下状植，數(shù)字世界的協(xié)作將更易達(dá)成。伴隨個(gè)體加密技術(shù)的發(fā)展怨喘，將大大促進(jìn)用戶深度參與的熱情津畸，拓展我們現(xiàn)在社會(huì)的數(shù)據(jù)邊界。而這種新型加密結(jié)構(gòu)的搭建必怜，也將幫助人類突破大數(shù)據(jù)肉拓、AI技術(shù)目前遇到的主要瓶頸，即多維度的真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)源梳庆，成為其下一輪快速增長的必要條件暖途。

不可篡改和加密技術(shù)的背后就是密碼學(xué)，為了更清晰的說明這一點(diǎn)膏执，讓我們一起來了解一下這門學(xué)科驻售。由于密碼學(xué)的詳細(xì)內(nèi)容實(shí)在過于艱深復(fù)雜，涉及到大量的數(shù)學(xué)公式和邏輯推導(dǎo)更米，尤其是在與現(xiàn)代社會(huì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)欺栗、量子等技術(shù)結(jié)合后，愈發(fā)變得龐雜而隱晦征峦。因而在這里迟几，我們只能稍稍討論一些它的基本原理，并重點(diǎn)說明它和區(qū)塊鏈之間的聯(lián)系眶痰。

我們很多人都在有關(guān)戰(zhàn)爭的史料里見過一些涉及密碼的情形瘤旨。比如在古希臘城邦間的戰(zhàn)役中兩個(gè)戰(zhàn)場之間傳遞書信，為了擔(dān)心被截獲后被敵人了解到自己的戰(zhàn)略意圖竖伯，信的內(nèi)容往往會(huì)用雙方事先約定好的一套保密的規(guī)則來撰寫存哲。二戰(zhàn)的時(shí)候因宇，盟軍也正是通過破譯敵人的密碼，實(shí)現(xiàn)了著名的諾曼底登陸祟偷。事實(shí)上察滑，密碼學(xué)很多技術(shù)的進(jìn)步都是源自于戰(zhàn)爭的推動(dòng)。

到了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代修肠，出于信息安全保障的需求贺辰，密碼學(xué)在商業(yè)實(shí)踐中變得重要起來。在信息社會(huì)嵌施，即便別人復(fù)制了我們的秘密信息饲化，我們也很難有所察覺，因?yàn)槭稚系男畔⒉]有丟失吗伤。由于數(shù)字文檔很容易被修改吃靠，所以我們的重要文件也存在被他人篡改的風(fēng)險(xiǎn)。此外足淆，如果有人將我們的秘密信息通過郵件發(fā)送給第三者或者公開發(fā)布在社交網(wǎng)站上巢块，也會(huì)給我們帶來很大的麻煩。

為了解決上述問題巧号，我們開發(fā)出形形色色的基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的密碼技術(shù)族奢，這就是現(xiàn)代密碼學(xué)存在的根源。本質(zhì)上丹鸿，它是我們?yōu)榉乐咕W(wǎng)絡(luò)信息不受控的被竊取越走、修訂或者擴(kuò)散而開發(fā)的安全風(fēng)控技術(shù)。為了大致了解密碼學(xué)的全貌卜高，我們需要知道一個(gè)叫做“密碼學(xué)家的工具箱”的東西弥姻。

在各個(gè)種類的密碼技術(shù)中，有六種發(fā)揮著尤其重要的作用掺涛，我們將這幾類技術(shù)統(tǒng)稱為密碼學(xué)家的工具箱庭敦，它們分別是：對稱密碼；公鑰密碼薪缆；單向散列函數(shù)（哈希函數(shù)）秧廉；消息認(rèn)證碼；數(shù)字簽名拣帽；偽隨機(jī)數(shù)生成器疼电。

以上說法出自布魯斯·施奈爾的《網(wǎng)絡(luò)信息安全的真相》一書，我們可以用上面的圖示來說明它們在信息世界中發(fā)揮的作用减拭。講到這里蔽豺，我們當(dāng)中對于區(qū)塊鏈有所了解的人應(yīng)該能夠找到一些最近經(jīng)常會(huì)遇到的詞匯，接下來讓我們分別來加以說明拧粪。

第一個(gè)工具是對稱密碼技術(shù)修陡，簡單來說就是共享密鑰的密碼沧侥，這時(shí)候加密方和解密方使用相同的密鑰，采用這種方式的風(fēng)險(xiǎn)是需要解決密鑰配送的問題魄鸦。這就好比文件的加密密碼是123456宴杀，解密者需要打開文件，就需要也知道這個(gè)信息拾因，但是如何能夠讓解密者在絕對安全的狀態(tài)下獲知密碼是123456呢旺罢？

雖然可以通過事先了解的方式比如二人約定個(gè)見面地點(diǎn)交換信息，或者指定一個(gè)密鑰分配中心來分別告知雙方等绢记，以及采用類似Diffie-Hellman密鑰交換等更為復(fù)雜的方法扁达，但都存在一定的問題。密碼學(xué)的專家們因此發(fā)明了一種通過公鑰密碼來解決密鑰配送問題的技術(shù)并廣受歡迎庭惜，也就是我們常說的非對稱密碼罩驻。

這就是第二個(gè)工具公鑰密碼技術(shù)，這種技術(shù)將密鑰分為加密密鑰和解密密鑰兩種护赊。其中加密密鑰一般是公開的，因此該密鑰被稱為公鑰砾跃；相對的骏啰，解密密鑰是絕對不能公開的，只能由你自己來使用抽高，因此被稱為私鑰判耕。

在公鑰密碼中，使用者需要生成一個(gè)包括公鑰和私鑰的密鑰對翘骂，其中公鑰會(huì)被發(fā)送給別人用于對信息加密壁熄，接收者僅需使用與之匹配的私鑰就可以解密信息。由于配送給對方的公鑰是公開的碳竟，這樣即使在過程中被竊取也沒有關(guān)系草丧，這就解決了對稱密碼中的密鑰配送的問題。

在公鑰密碼出現(xiàn)之后莹桅，其被廣泛應(yīng)用于各類信息加密領(lǐng)域昌执，我們還可以基于它構(gòu)建很多對稱密碼技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的密碼系統(tǒng)，比如生成去中心化的身份賬戶诈泼、以及數(shù)字簽名技術(shù)等懂拾，我們將在后面的文章對此進(jìn)行詳細(xì)討論。

第三個(gè)工具是單向散列函數(shù)铐达，它有一個(gè)輸入值和一個(gè)輸出值岖赋，其中輸入被稱為消息，輸出被稱為散列值（音譯為哈希值）瓮孙。單向散列函數(shù)可以根據(jù)消息的內(nèi)容計(jì)算出散列值唐断，散列值也被用來檢查消息的完整性选脊。通過使用該函數(shù)，即便是確認(rèn)幾百M(fèi)B大小的文件的完整性栗涂，也只要對比很短的散列值就可以了知牌。

在案件偵查中，辦案人員會(huì)用到指紋斤程。通過將某個(gè)特定人物的指紋與犯罪現(xiàn)場遺留的指紋進(jìn)行對比角寸，就能夠知道該任務(wù)是否與案件存在關(guān)聯(lián)。針對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的信息忿墅，我們也可以運(yùn)用到類似的“指紋”扁藕，當(dāng)需要比較兩條信息是否一致的時(shí)候，我們不必完整地對比消息本身的內(nèi)容疚脐，只要對比它們的“指紋”就可以了亿柑。散列值就是能夠反映這種信息關(guān)聯(lián)性的指紋。

單向散列函數(shù)有四個(gè)主要的屬性棍弄，首先是可以根據(jù)任意長度的消息計(jì)算出固定長度的散列值望薄，其次是能夠快速計(jì)算出散列值，再次是消息不同散列值也不同——兩個(gè)不同的消息產(chǎn)生同一個(gè)散列值的情況稱為碰撞呼畸，難以出現(xiàn)碰撞的性質(zhì)被稱為抗碰撞性痕支，密碼技術(shù)中所使用的單向散列函數(shù)，都需要具備抗碰撞性蛮原。最后是必須具備單向性卧须，它指的是無法通過散列值反算出消息的性質(zhì)。

單向散列函數(shù)是密碼學(xué)非常核心的組成部分儒陨，我們可以使用它來確認(rèn)自己下載的軟件是否被篡改花嘶。比如現(xiàn)在很多互聯(lián)網(wǎng)軟件會(huì)把通過單向散列函數(shù)計(jì)算出的散列值公布在官網(wǎng)上，用戶在不同的渠道下載到軟件之后蹦漠，可以自行計(jì)算散列值椭员，然后與官網(wǎng)上公布的散列值進(jìn)行比對。

通過散列值津辩，用戶可以確認(rèn)自己所下載到的文件與軟件作者所提供的文件是否一致拆撼。此外，在構(gòu)造消息認(rèn)證碼喘沿、數(shù)字簽名和偽隨機(jī)數(shù)生成器的過程中闸度，也都需要用到該函數(shù)。通過在加密場景中使用單向散列函數(shù)蚜印，可以節(jié)約計(jì)算機(jī)處理的時(shí)間莺禁，也可以保證生成信息的不可預(yù)測性等等。

*文章為作者李凱龍?jiān)瓌?chuàng)獨(dú)立觀點(diǎn)窄赋。 未經(jīng)授權(quán)哟冬， 禁止擅自轉(zhuǎn)載楼熄。?

*李凱龍，數(shù)字機(jī)構(gòu)劫波科技創(chuàng)始人兼CEO浩峡。

李先生就讀于清華大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院和法學(xué)院獲得碩士學(xué)位可岂，擁有香港中文大學(xué)mba及北京外國語大學(xué)語言文學(xué)學(xué)士文憑，并被公派到歐洲多個(gè)國家留學(xué)翰灾。李先生曾供職中美頂級(jí)的一/二級(jí)市場投資及基金缕粹；曾于騰訊從事研究與投資工作，期間在騰訊研究院擔(dān)任首席研究員纸淮；曾出任中國五百強(qiáng)佳兆業(yè)金融控股總裁助理職務(wù)平斩，負(fù)責(zé)戰(zhàn)略業(yè)務(wù)規(guī)劃及金融/科技/消費(fèi)板塊的投融資和運(yùn)營管理。李先生還是清華-伯克利深圳學(xué)院和香港中文大學(xué)博士及研究生課程講授學(xué)者咽块，并為清華大學(xué)院系校友會(huì)之理事绘面。