密碼學在保護區塊鍊網絡方面的作用是什麼？

密碼學是區塊鏈完整性的基礎

1. 密碼學通過使用 SHA-256 等加密哈希函數確保記錄在區塊鏈上的每筆交易都保持防篡改。每個塊都包含前一個塊的哈希值，創建一個牢不可破的鏈，其中更改任何單個記錄都需要重新計算所有後續哈希值。

2. 數字簽名源自公鑰密碼學，可驗證用戶身份並驗證數字資產的所有權。當用戶發起交易時，他們用私鑰進行簽名，網絡使用相應的公鑰進行驗證，確保只有授權方才能轉移資金。

3、區塊鏈數據的不可篡改直接依賴於密碼學原理。如果沒有安全的哈希和簽名方案，惡意行為者可能會改變交易歷史或冒充用戶，從而破壞對去中心化系統的信任。

4.工作量證明等共識機制依賴密碼學難題來規範區塊創建。礦工必須找到一個隨機數來產生低於目標值的哈希值，這個過程需要大量的計算工作，以阻止垃圾郵件和女巫攻擊。

5. 密碼承諾方案用於零知識證明等高級協議中，允許一方在不洩露信息本身的情況下證明信息知識。這使得 Zcash 等網絡中的隱私保護交易成為可能。

錢包安全中的公鑰基礎設施

1. 每個加密貨幣錢包都是圍繞一對加密密鑰構建的：必須保密的私鑰和用作接收資金地址的公鑰。資產的安全完全取決於私鑰的保護。

2. 橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）在Bitcoin和以太坊中廣泛用於生成安全簽名。它的優勢在於從公鑰推導出私鑰的計算難度，即使具有強大的處理能力。

3.如果私鑰暴露或丟失，相關資金要么容易被盜，要么永久無法訪問，這凸顯了密碼學在資產託管中的關鍵作用。

4. 硬件錢包通過將私鑰存儲在隔離環境中來增強安全性，使用加密模塊來簽署交易，而不會將密鑰暴露給潛在受感染的設備。

5. 多重簽名方案使用多個私鑰來授權單個交易，從而在多方之間分配信任。這些設置在機構託管解決方案和去中心化自治組織 (DAO) 中很常見。

哈希函數和數據持久性

1. 加密哈希函數以高靈敏度將輸入數據轉換為固定大小的輸出——更改輸入中的一個字符會產生完全不同的哈希，這種特性稱為雪崩效應。

2. Merkle 樹將交易哈希聚合為存儲在塊頭中的單個根哈希。這種結構允許對大型數據集進行高效、安全的驗證，使輕量級客戶端無需下載整個區塊鏈即可確認交易。

3、哈希函數的確定性保證了節點間的一致性；所有參與者都可以獨立驗證相同的輸入產生相同的輸出，從而維護網絡範圍內的數據完整性協議。

4. 原像抗性可防止對原始數據的哈希值進行逆向工程，保護交易細節，同時仍允許驗證。此功能對於在不犧牲可審核性的情況下保護隱私至關重要。

5. 抗衝突性確保兩個不同的輸入不會產生相同的哈希值，從而消除了在未被檢測到的情況下用一筆交易替換另一筆交易的可能性。

常見問題解答

加密哈希如何防止雙重支出？每筆交易都經過唯一的哈希處理並包含在一個塊中。由於更改交易會改變其哈希值並破壞鏈條，因此任何重複使用資金的嘗試都會立即被網絡的共識規則檢測到。

量子計算機能否破解區塊鏈密碼學？當前的量子計算能力構成的威脅很小，但未來的進步可能會損害 ECDSA 和類似算法。研究人員已經在開發後量子加密方法來為這種情況做好準備。

為什麼有人不能偽造數字簽名？數字簽名依賴於數學問題，這些問題很容易在一個方向上計算，但實際上不可能逆轉。如果無法訪問私鑰，生成有效簽名在計算上是不可行的。

如果兩個塊具有相同的哈希值會發生什麼？碰撞會破壞對系統的信任，但 SHA-256 等現代哈希函數的設計使這種情況不太可能發生。在正常情況下，沒有成功的 SHA-256 碰撞記錄。