区块链中的加密算法总结分享

1.对称加密算法：

（1）定义：对称加密算法即加密和解密使用相同密钥的算法。

在对称加密算法中，数据发信方将明文（原始数据）和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密时用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。

图片来自百度

（2）特点：算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高 安全性不高 缺乏了签名功能

（3）常用算法：AES加密算法

采用对称分组密码体制，密钥长度的最少支持为128、192、256，即 AES算法在对明文加密的时候，并不是把整个明文一股脑加密成一整段密文，而是把明文拆分成一个个独立的明文块，每一个明文块长度128bit。

这些明文块经过AES加密器的复杂处理，生成一个个独立的密文块，这些密文块拼接在一起，就是最终的AES加密结果。

问：什么是秘钥？

答：密钥是一种参数，它是在明文转换为密文或将密文转换为明文的算法中输入的参数。

2.非对称加密算法

1. 定义：该算法需要一对密钥，公钥和私钥，公钥对数据加密，私钥进行解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法

2. 工作原理：

1. A要向B发送信息，A和B都要产生一对用于加密和解密的公钥和私钥。

2. A的私钥保密，A的公钥告诉B；B的私钥保密，B的公钥告诉A。

3. A要给B发送信息时，A用B的公钥加密信息，因为A知道B的公钥。

4. A将这个消息发给B（已经用B的公钥加密消息）。

5. B收到这个消息后，B用自己的私钥解密A的消息。其他所有收到这个报文的人都无法解密，因为只有 B才有B的私钥。

3. 对称加密和非对称加密的区别

4：非对称加密的常用算法

RSA算法：该算法是现今使用最广泛的公钥密码算法。

原理：根据数论，寻求两个大素数比较简单，而将它们的乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将

乘积公开作为加密密钥，也就是正向推导较为容易，反向推导不现实

工作步骤：

第一步，随机选择两个不相等的质数p和q并计算p和q的乘积n

第二步，计算n的欧拉函数φ(n) 即φ(n) = (p-1)(q-1)

第三步 ，求公钥e 1<e<φ(n) 要求是整数且e和φ(n) 互质（公约数只有1）

第四步，找私钥d 即要保证e*d和φ(n) 相除的余数为1，得到d (d为私钥)

加密：

此时c就为密文。(其中m为明文的二进制表示形式)

解密：

此时m就为明文

3.哈希算法

定义：哈希算法是一类数学函数算法，又称散列算法，它是一种数据映射关系。

举例：输入一个不定的字符串，然后输出一个固定长度的值。这个值就是该字符串的hash值。

常见的Hash算法有：md5、sha1、sha256、sha512等，都是摘要算法

特点：

1. 原像不可逆。原像不可逆是指对于任意给定的加密后的密文，都无法依据h自身的信息推导出。

2. 难题友好性。难题友好性通俗的理解就是如果要得到难题答案，你只能暴力枚举，没有比这更好的方法。（POW算法会应用到）

3. 发散性。发散性是指对于任意的明文，即使我们只改动非常少的信息量，生成的结果会完全不同。

4. 抗碰撞性。抗碰撞性是指对于任意两个不相同的z，那么他们对应的h值也不同。如果对于任意的 y不等于 z，则 HASH(y) 不等于 HASH(z)；就是只要输入不一样，输出一定会不一样。

哈希算法使用在构造和验证区块、交易的完整性上，由于哈希算法的四个特性，使得我们可以把任意的交易数据做成数据摘要，然后再一个一个链接起来，形成数据块的链式结构。这样我们可以通过验证每个区块间接地验证交易，然后每个交易原数据也可以做成哈希数据摘要，用于验证交易数据的完整性。

图为区块链的基本数据结构

默克尔树：里面存放的数据都是哈希

4.数字签名

定义：它是一种类似写在纸上的普通的物理签名。

用途：用于鉴别数字信息的真实性。

(1)可鉴别身份。由于传统的手工签名一般是双方直接见面的，身份自可一清二楚。在网络环境中，接收方必须能够鉴别发送方所宣称的身份。--->通过数字证书!

(2)防篡改(防破坏信息的完整性)。对于数字签名，签名与原有文件已经形成了一个混合的整体数据，不可能被篡改，从而保证了数据的完整性。

(3)防重放。如在日常生活中，A向B借了钱，同时写了一张借条给B，当A还钱的候，肯定要向B索回他写的借条撕毁，不然，恐怕他会再次用借条要求A还钱。在数字签名中，可采用了对签名报文添加流水号、时间戳等技术，可以防止重放攻击。

数字签名流程如下：

以上供学习分享交流，由指导学生丁启文整理。

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