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数字签名在区块链

发布时间:2024-10-17 20:25:40

⑴ 什么是数字签名

数字签名是用于验证数字和数据真实性和完整性的加密机制。我们可以将其视为传统手写签名方式的数字化版本,并且相比于签字具有更高的复杂性和安全性。

简而言之,我们可以将数字签名理解为附加到消息或文档中的代码。在生成数字签名之后,其可以作为证明消息从发送方到接收方的传输过程中没有被篡改的证据。

虽然使用密码学保护通信机密性的概念可以追溯到古代,但随着公钥密码学(PKC)的发展,数字签名方案在20世纪70年代才成为现实。因此,要了解数字签名的工作原理,我们首先需要了解散列函数和公钥加密的基础知识。

哈希是数字签名中的核心要素之一。哈希值的运算过程是指将任意长度的数据转换为固定长度。这是通过称为散列函数的特殊运算实现的。经过散列函数运算而生成的值称为哈希值或消息摘要。

当哈希值与加密算法相结合,即使用加密散列函数的方法来生成散列值(摘要),该值可作为唯一的数字指纹。这意味着对于输入数据(消息)的任何更改都会导致有完全不同的输出值(散列值)。这就是加密散列函数被广泛用于验证数字和数据真实性的原因。

公钥加密或PKC是指使用一对密钥的加密系统:公钥和私钥。这两个密钥在数学上是相关的,可用于数据加密和数字签名。

作为一种加密工具,PKC相比于对称加密具有更高的安全性。对称加密系统依赖于相同的密钥进行加密和解密信息,但PKC则使用公钥进行数据加密,并使用相应的私钥进行数据解密。

除此之外,PKC还可以应用于生成数字签名。本质上,该过程发送方使用自己的私钥对消息(数据)的哈希值进行加密。接下来,消息的接收者可以使用签名者提供的公钥来检查该数字签名是否有效。

在某些情况下,数字签名本身可能包括了加密的过程,但并非总是这样。例如,比特币区块链使用PKC和数字签名,而并不像大多数人所认为的,这个过程中并没有进行加密。从技术上讲,比特币又部署了所谓的椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)来验证交易。

在加密货币的背景下,数字签名系统通常包含三个基本流程:散列、签名和验证。

第一步是对消息或数据进行散列。通过散列算法对数据进行运算,生成哈希值(即消息摘要)来完成的。如上所述,消息的长度可能会有很大差异,但是当消息被散列后,它们的哈希值都具有相同的长度。这是散列函数的最基本属性。

但是,仅仅将消息进行散列并不是生成数字签名的必要条件,因为也可以使用私钥对没有进行过散列的消息进行加密。但对于加密货币,消息是需要经过散列函数处理的,因为处理固定长度的哈希值有助于加密货币的程序运行。

对信息进行散列处理后,消息的发件人需要对其消息进行签名。这里就用到了公钥密码学。有几种类型的数字签名算法,每种算法都有自己独特的运行机制。本质上,都是使用私钥对经过散列的消息(哈希值)进行签名,然后消息的接收者可以使用相应的公钥(由签名者提供)来检查其有效性。

换句话说,如果在生成签名时不使用私钥,则消息的接收者将不能使用相应的公钥来验证其有效性。公钥和私钥都是由消息的发送者生成的,但仅将公钥共享给接收者。

需要注意的是,数字签名与每条消息的内容相关联。因此,与手写签名所不同,每条消息的数字签名都是不同的。

让我们举一个例子说明下整个过程,包括从开始直到最后一步的验证。我们假设Alice向Bob发送一条消息、并将该消息进行散列得到哈希值,然后将哈希值与她的私钥结合起来生成数字签名。数字签名将作为该消息的唯一数字指纹。

当Bob收到消息时,他可以使用Alice提供的公钥来检查数字签名的有效性。这样,Bob可以确定签名是由Alice创建的,因为只有她拥有与该公钥所对应的私钥(至少这与我们所假设的一致)。

因此,Alice需要保管好私钥至关重要。如果另一个人拿到了Alice的私钥,他们就同样可以创建数字签名并伪装成Alice。在比特币的背景下,这意味着有人可以使用Alice的私钥,并可在未经她知晓的情况下转移或使用她的比特币。

数字签名通常用于实现以下三方面目标:数据完整性、身份验证和不可否认性。

数字签名可以应用于各种数字文档和证书。因此,他们有几个应用程序。一些最常见的案例包括:

数字签名方案面临的主要挑战主要局限于以下三方面因素:

简而言之,数字签名可以理解为是一种特定类型的电子签名,特指使用电子化的方式签署文档和消息。因此,所有数字签名都可认为是电子签名,但反之并非如此。

它们之间的主要区别在于身份验证方式。数字签名需要部署加密系统,例如散列函数、公钥加密和加密技术。

散列函数和公钥加密是数字签名系统的核心,现已在各种案例中使用。如果实施得当,数字签名可以提高安全性,确保完整性,便于对各类数据进行身份验证。

在区块链领域,数字签名用于签署和授权加密货币交易。它们对比特币尤为重要,因为数字签名能够确保代币只能由拥有相应私钥的人使用。

虽然我们多年来一直使用电子和数字签名,但仍有很大的发展空间。如今大部分的公文仍然还是基于纸质材料,但随着更多的系统迁移到数字化中,我们还会看到更多的数字签名方案。

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⑶ 区块链的密码技术有

密码学技术是区块链技术的核心。区块链的密码技术有数字签名算法和哈希算法。
数字签名算法
数字签名算法是数字签名标准的一个子集,表示了只用作数字签名的一个特定的公钥算法。密钥运行在由SHA-1产生的消息哈希:为了验证一个签名,要重新计算消息的哈希,使用公钥解密签名然后比较结果。缩写为DSA。

数字签名是电子签名的特殊形式。到目前为止,至少已经有 20 多个国家通过法律 认可电子签名,其中包括欧盟和美国,我国的电子签名法于 2004 年 8 月 28 日第十届全 国人民代表大会常务委员会第十一次会议通过。数字签名在 ISO 7498-2 标准中定义为: “附加在数据单元上的一些数据,或是对数据单元所作的密码变换,这种数据和变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元来源和数据单元的完整性,并保护数据,防止被人(例如接收者)进行伪造”。数字签名机制提供了一种鉴别方法,以解决伪造、抵赖、冒充和篡改等问题,利用数据加密技术、数据变换技术,使收发数据双方能够满足两个条件:接收方能够鉴别发送方所宣称的身份;发送方以后不能否认其发送过该数据这一 事实。
数字签名是密码学理论中的一个重要分支。它的提出是为了对电子文档进行签名,以 替代传统纸质文档上的手写签名,因此它必须具备 5 个特性。
(1)签名是可信的。
(2)签名是不可伪造的。
(3)签名是不可重用的。
(4)签名的文件是不可改变的。
(5)签名是不可抵赖的。
哈希(hash)算法
Hash,就是把任意长度的输入(又叫做预映射, pre-image),通过散列算法,变换成固定长度的输出,该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射,其中散列值的空间通常远小于输入的空间,不同的输入可能会散列成相同的输出,但是不可逆向推导出输入值。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。
哈希(Hash)算法,它是一种单向密码体制,即它是一个从明文到密文的不可逆的映射,只有加密过程,没有解密过程。同时,哈希函数可以将任意长度的输入经过变化以后得到固定长度的输出。哈希函数的这种单向特征和输出数据长度固定的特征使得它可以生成消息或者数据。
以比特币区块链为代表,其中工作量证明和密钥编码过程中多次使用了二次哈希,如SHA(SHA256(k))或者RIPEMD160(SHA256(K)),这种方式带来的好处是增加了工作量或者在不清楚协议的情况下增加破解难度。
以比特币区块链为代表,主要使用的两个哈希函数分别是:
1.SHA-256,主要用于完成PoW(工作量证明)计算;
2.RIPEMD160,主要用于生成比特币地址。如下图1所示,为比特币从公钥生成地址的流程。

⑷ 怎么解读区块链的数字签名

在区块链的分布式网络里,节点之间进行通讯并达成信任,需要依赖数字签名技术,它主要实现了身份确认以及信息真实性、完整性验证。

数字签名

数字签名(又称公钥数字签名、电子签章)是一种类似写在纸上的普通的物理签名,但是使用了公钥加密领域的技术实现,用于鉴别数字信息的方法。一套数字签名通常定义两种互补的运算,一个用于签名,另一个用于验证。就是只有信息的发送者才能产生的别人无法伪造的一段数字串,这段数字串同时也是对信息的发送者发送信息真实性的一个有效证明。简单证明 “我就是我”。

⑸ 比特币区块链是1个比特币就有一个区块链吗每个节点都有完整的区块链数据吗

比特币区块链是1个比特币就有一个区块链吗? 不是,区块保存交易的,前期你成功建立一个区块会得到一个币,后期只能得到交易所付出的费用。一枚货币是一串数字签名,是上一个拥有的人发给接受者的数字签名,所有人都可以从交易中看出谁拥有这枚货币。
每个节点都有完整的区块链数据吗? 你说的节点指的是一个用户节点? 一个用户节点需要保留最长的工作量证明链条的区块头的拷贝,所以是知道所有区块头的数据的可以向前推进知道所有区块链上的数据,但是没有全部保存下来。一个区块头是很小只有80字节,是完全能够保存下来的,因为节点的生成是很慢的。就算随着时间迁移现在来看量也不是太大的。

⑹ 区块链安全技术包括

区块链安全技术包括以下内容:



以上是区块链安全技术的主要内容,它们共同构成了区块链安全的基础,确保了区块链系统的稳定性和安全性。

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