分布式計算、機制設計和密碼學算法構成了區(qū)塊鏈技術的三位一體。分布式計算利用了一個分散的計算機網絡，并以Torrenting網絡的形式存在于區(qū)塊鏈之前。

然而，Torrenting網站并沒有管理參與者行為的方法，這就是機制設計進入?yún)^(qū)塊鏈的地方。它為網絡參與者提供了為網絡服務工作的動力。

密碼學是保護這些激勵措施的安全保障。這一開創(chuàng)性的比特幣白皮書解釋了這三種科學原理是如何共同作用的，從而形成一種安全的、對等的價值交換，消除了金融交易中對第三方的需求。

雖然每一項原則都應該有自己的解釋，但本文將重點介紹加密技術以及加密算法如何服務于區(qū)塊鏈。

密碼學簡史

從古埃及時代起，某種形式的密碼學就一直存在。在計算機時代之前，可以使用一種簡單的密碼算法來傳輸消息。其中最常被引用的是凱撒密碼。凱撒密碼用字母表中排在后三位的字母代替了每一個字母，所以A變成了D，B變成了E，依此類推。只要用于生成密文的系統(tǒng)仍然是保密的，那么這個消息也可以保持私有化。

后來，在16世紀，Vigenere引入了加密密鑰的概念，加密算法可以解密加密的消息。使用Vigenere密碼，消息文本被轉錄成一個單獨的關鍵字，直到它匹配原始消息的字符長度為止。然后使用一張表生成密文。

這里的關鍵發(fā)展是，使用Vigener密碼傳輸?shù)南⒌陌踩砸蕾囉诿荑€的保密性，而不是系統(tǒng)本身。

20世紀的發(fā)展

這類代碼的問題在于，通過分析字母的頻率，它們很容易被分解。在第二次世界大戰(zhàn)期間，德國人廣泛使用了英格瑪機器，因為它能夠生成無法通過分析字母頻率來破解的密碼文本。

這臺機器使用了一個多轉子系統(tǒng)來生成密文。因此，原始信息中的字母“e”對應于密碼文本中不同的字母。關鍵是轉子的初始設置。

盡管德國人認為密碼是牢不可破的，但早在1932年，英格瑪就被波蘭破譯了。在布萊切利公園為英國軍隊工作的密碼學家，包括現(xiàn)在已經變成傳奇人物的艾倫圖靈本人，發(fā)現(xiàn)了一種方法來找出德國人使用的日常鑰匙。

計算機的到來

戰(zhàn)后，作為保護公司秘密的一種手段，商業(yè)和商業(yè)空間對加密的需求增加了。在20世紀70年代，IBM開發(fā)了數(shù)據(jù)加密標準（DES）加密算法。然而，它使用了一個小的加密密鑰。隨著計算機時代的到來，人們很容易就會對其進行暴力攻擊，因此需要對更新進行無窮的更新。于是2000年采用了高級加密標準。

盡管許多人可能沒有意識到這一點，但對事物進行加密現(xiàn)在是日常生活的一部分。在網站上的電子郵件和短信、密碼和SSL層都涉及到加密的使用。它還構成了加密貨幣的支柱。有許多不同類型的密碼學算法涵蓋了各種用例，其中很多已經過時了。然而，在區(qū)塊鏈中使用加密技術包括數(shù)字簽名和哈希值。

數(shù)字簽名

加密貨幣的支付需要以私鑰的形式進行數(shù)字簽名。當有人通過支付事務輸入他們的私鑰時，這會對交易進行加密。當付款到達目的地時，接收者可以使用發(fā)送方的公鑰解密交易。

這就是所謂的非對稱加密，因為它依賴于密碼學之間的一對鍵。它比對稱加密更安全，因為發(fā)送方和接收方都使用相同的密鑰。在這種情況下，密鑰本身也必須與支付一起傳輸，這意味著需要額外的安全層來保護密鑰。

哈希

區(qū)塊鏈也依賴于哈希值。哈希值是一種可以將任何類型的數(shù)據(jù)轉換成字符串的加密方法。除了通過加密提供安全性，哈希值還創(chuàng)建了一個更高效的數(shù)據(jù)存儲，因為哈希值的大小是固定的。

加密哈希值算法的特點

加密哈希值算法必須滿足特定的標準才能有效：

·相同的輸入必須總是產生相同的輸出。無論您將數(shù)據(jù)放入哈希值算法中多少次，它都必須始終如一地在字符串中使用相同的字符產生相同的哈希值。

·輸入不能用輸出來推斷或計算。沒有辦法逆轉哈希值過程來查看原始數(shù)據(jù)集。

·輸入的任何更改都必須產生完全不同的輸出。即使在數(shù)據(jù)集中改變一個字符的情況，也應該創(chuàng)建一個非常不同的哈希值。

·哈希值應該是固定數(shù)量的字符，不管用作輸入的數(shù)據(jù)的大小或類型。

·創(chuàng)建哈希值應該是一個快速的過程，它不會大量使用計算能力。

哈希是如何工作的？

區(qū)塊鏈對每一筆交易都進行了處理，然后將它們組合成塊。哈希值指針將每個區(qū)塊連接到它的前身，方法是在前一個區(qū)塊中持有數(shù)據(jù)的哈希值。因為每個塊都會鏈接到它的前身，所以區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)是不可變的。哈希函數(shù)意味著任何事務的變更都會產生完全不同的哈希值，這將改變所有后續(xù)塊的哈希值。

不同的區(qū)塊鏈使用不同的加密算法。比特幣區(qū)塊鏈使用的是SHA256算法，該算法生成一個32字節(jié)的哈希值。Dogecoin和Litecoin都使用了Scrypt算法，這是一種更快、更輕的加密算法。

密碼學是一門復雜而詳細的科學，它超越了區(qū)塊鏈的范圍。在密碼學方面有大量的知識需要進行研究，特別是對于更科學或數(shù)學上的傾向，這是一個值得探索的迷人主題。