什麼是公鑰密碼學？

了解公鑰密碼學的基礎

公共鍵密碼學，也稱為不對稱加密系統，是一個加密系統，它使用一對數學相關的鍵來確保數字通信。與對稱密碼學不同，它依靠一個共享的秘密密鑰，公開密鑰密碼學採用了兩個不同的鑰匙：公共密鑰和一個私鑰。可以自由分發公鑰，並用於加密消息或驗證數字簽名。相比之下，必須將專用密鑰保密，並用於解密消息或創建數字簽名。這種雙鍵機制解決了安全通信中的基本挑戰之一：如何在不放棄秘密的情況下安全地交換信息。

密鑰之間的數學關係可確保只能使用相應的私鑰加密使用公共密鑰加密的數據。同樣，擁有公共密鑰的任何人都可以驗證使用私鑰創建的數字簽名。這使得跨越不受信任的網絡（例如Internet）的安全，身份驗證的通信形成了加密貨幣中使用的現代加密協議的骨幹。

公鑰加密在區塊鍊和加密貨幣中的作用

在Bitcoin和以太坊等加密貨幣的背景下，公開密碼學對於管理所有權和授權交易至關重要。當用戶創建一個加密貨幣錢包時，系統會生成一個密鑰對：私鑰和公鑰。然後使用公共密鑰來得出一個錢包地址，該地址與其他人共享以獲得資金。私鑰必須保持秘密，因為它具有簽署交易並花費相關的加密貨幣的能力。

使用發件人的私鑰將區塊鏈上的每個交易數字簽名。網絡節點使用發件人的公鑰驗證簽名，以確保只有應有的所有者才能授權轉讓。此過程可防止欺詐和未經授權的訪問。如果沒有公開密鑰密碼學，就無法實現分散的區塊鏈信任模型，因為沒有中央權威就沒有安全的方法來證明所有權。

數字簽名如何在加密貨幣交易中起作用

數字簽名是加密貨幣中公用加密的關鍵應用。當用戶啟動交易時，錢包軟件執行以下步驟：

• 哈希交易數據以創建獨特的數字指紋。
• 使用發件人的私鑰對哈希進行加密，創建數字簽名。
• 將簽名和發件人的公鑰附加到交易中。

網絡上的節點然後通過：

• 重新計算收到的交易數據的哈希。
• 使用發件人的公鑰解密簽名以檢索原始哈希。
• 比較兩個哈希；如果它們匹配，則簽名有效。

此過程既證實了交易的完整性和發件人的真實性。對交易數據的任何更改都會導致不同的哈希，從而導致驗證失敗。使用數字簽名可確保無法偽造或篡改交易。

生成和管理加密密鑰對

創建安全的密鑰對涉及使用加密算法，例如Bitcoin中使用的橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA） 。該過程始於生成一個隨機的私鑰，通常是256位號。這種隨機性至關重要 - 可預測的鍵很容易被妥協。

從私鑰中，公共密鑰是通過橢圓曲線乘法得出的，這是一個單向數學功能。在計算上扭轉此過程並從公共密鑰中得出私鑰，從而確保安全性是不可行的。

錢包軟件會自動處理此過程，但是用戶必須安全地備份其私鑰或種子短語。失去對私鑰的訪問意味著失去對關聯資金的訪問權。建議在硬件錢包或加密的離線存儲中存儲鑰匙，以防止盜竊或丟失。

地址推導和公鑰哈希

儘管公共密鑰用於交易驗證，但它並未直接用作錢包地址。取而代之的是，加密貨幣將一系列哈希功能應用於公共密鑰，以生成更短，更安全的地址。例如，在Bitcoin中，該過程涉及：

• 將SHA-256應用於公共密鑰。
• 將RIPEMD-160應用於SHA-256輸出。
• 添加版本的字節和校驗和校驗和
• 編碼base58check中的結果（或用於較新格式的BECH32）。

這會導致Bitcoin地址，既緊湊又抵抗鍵入錯誤。哈希過程增加了額外的安全性，這使得從地址將公共密鑰反向工程更加困難，尤其是在播放交易之前。

安全考慮和最佳實踐

公開密碼學的安全取決於私鑰的保密性和基礎算法的強度。用戶必須避免將他們的私鑰暴露於不受信任的環境中。常見的攻擊向量包括網絡釣魚，惡意軟件和不安全的存儲。

最佳實踐包括：

• 使用硬件錢包離線存儲私鑰。
• 避免在不同平台上重複使用密鑰。
• 在安裝錢包應用程序之前驗證軟件真實性。
• 啟用支持的多簽名方案，需要多個私人密鑰才能授權交易。

即使具有強大的密碼學，人為錯誤仍然是一個重大風險。定期備份，安全的恢復方法和持續教育是維持加密安全性的重要組成部分。

常見問題

可以使用公共密鑰來得出私鑰嗎？不，由於所使用的數學函數的單向性質（例如橢圓曲線乘法），因此從公共密鑰中得出私鑰在計算上是不可行的。該屬性是公開密碼學的安全至關重要的。

如果我失去私鑰會怎麼辦？如果您失去了私鑰，則將永久失去對加密貨幣的訪問。沒有恢復機制，因為沒有中央權威可以再生鑰匙。這強調了安全備份的重要性，例如寫下種子短語並將其存儲在安全的位置。

分享我的公鑰安全嗎？是的，公共密鑰被設計為共享。它允許其他人驗證您的簽名或向您發送資金。但是，一旦在交易中使用公共密鑰，它就會在區塊鏈上可見，從而有可能降低隱私。一些錢包為每次交易使用新的鑰匙對來增強匿名性。

如何在加密貨幣錢包中產生私鑰？錢包使用密碼固定的隨機數生成器來生成256位的私鑰。這個數字必須是真正的隨機性，以防止可預測性。然後，該密鑰用於通過橢圓曲線加密來得出公共密鑰，以確保兩者之間的安全和可驗證的關係。