区块链密码学核心

文章目录

    • 概要
    • [1. 基础密码学](#1. 基础密码学)
    • [2. 区块链专用密码学技术](#2. 区块链专用密码学技术)
      • [零知识证明(Zero-Knowledge Proof, ZKP)](#零知识证明(Zero-Knowledge Proof, ZKP))
      • [同态加密(Homomorphic Encryption)](#同态加密(Homomorphic Encryption))
      • [环签名(Ring Signature)与混币技术](#环签名(Ring Signature)与混币技术)
      • [阈值签名(Threshold Signature)](#阈值签名(Threshold Signature))
    • [3. 共识机制中的密码学](#3. 共识机制中的密码学)
    • [4. 隐私与扩展性方案](#4. 隐私与扩展性方案)

概要

1. 基础密码学

哈希函数(Hash Function)

用途:区块链中的区块链接(如SHA-256)、Merkle树、地址生成。

特性:抗碰撞性、单向性、确定性输出。

对称加密与非对称加密

对称加密(AES):用于加密本地数据(如钱包文件)。

非对称加密(RSA、椭圆曲线加密ECC):用于生成公私钥对(如比特币的ECDSA)。

数字签名(Digital Signature)

流程:私钥签名 → 公钥验证,确保交易不可篡改(如以太坊的交易签名)。

密钥管理

助记词(BIP-39)、分层确定性钱包(HD Wallet,BIP-32/44)。

2. 区块链专用密码学技术

零知识证明(Zero-Knowledge Proof, ZKP)

应用:Zcash的zk-SNARKs、以太坊的zk-Rollup(如zkSync)。

目标:证明数据的真实性而不泄露数据本身。

同态加密(Homomorphic Encryption)

用途:隐私计算,允许在加密数据上直接运算(如链上数据隐私保护)。

环签名(Ring Signature)与混币技术

应用:门罗币(Monero)的匿名交易。

阈值签名(Threshold Signature)

用途:多方共同管理私钥(如去中心化托管方案)。

3. 共识机制中的密码学

PoW(工作量证明):依赖哈希碰撞难题(比特币)。

PoS(权益证明):通过质押代币和随机数选择验证者(以太坊2.0)。

BFT(拜占庭容错):数字签名和节点投票机制(如Tendermint)。

4. 隐私与扩展性方案

Layer2 隐私技术:Aztec Network的隐私Rollup。

安全多方计算(MPC):用于跨链交易和密钥分片。

Mimblewimble协议:精简区块链体积(如Grin、Beam)。

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