比特幣和以太坊等加密貨幣因其去中心化、安全和近乎匿名的特性而廣受歡迎，這種特性支持點對點架構，使得在兩個不同的人之間轉移資金和其他數字資產成爲可能，而無需中央機構。
這種自動化且匿名化的加密貨幣系統如何確保所有交易都能在無人干預的情況下得到盡職調查和真實驗證？這就涉及到構成加密貨幣處理基礎的密碼學概念和工具。
要點總結
- 比特幣和其他基於區塊鏈的加密貨幣依靠加密方法來維護安全性和可靠性——這也是名稱中“加密”一詞的由來。
- 密碼學是運用數學和計算方法對數據進行編碼和解碼的學科。
- 比特幣使用三種不同的加密方法，其中一種專門用於生成公鑰-私鑰對，另一種用於“挖礦”。
密碼學中的“密碼”
“加密”一詞的字面意思是隱藏的或祕密的。“密碼學”指的是“祕密書寫”——即交換隻有預定接收者才能閱讀的信息的能力。根據配置的不同，密碼學技術可以確保僞匿名或完全匿名。在加密貨幣中，密碼學保證了交易和參與者的安全，使其運營獨立於中央機構，並防止雙重支付。
密碼技術有多種用途——用於保護網絡上發生的各種交易，用於控制新貨幣單位的生成，以及用於驗證數字資產和代幣的轉移。
讓我們用現實世界中的交易來類比——比如簽署銀行支票——這需要您的簽名。一個可信且安全的簽名需要具備以下特性：
- 其他人應該能夠驗證這確實是你的簽名；
- 它應該具有防僞功能，確保其他人無法僞造你的簽名，而且
- 它應該能確保簽署人日後不會有任何反悔的可能——也就是說，一旦簽署了承諾，就不能反悔。
加密貨幣通過使用密碼學技術和加密密鑰來模擬現實世界中的簽名概念。密碼學方法使用高級數學代碼以安全格式存儲和傳輸數據值，確保只有數據或交易的指定對象才能接收、讀取和處理數據，並像現實世界中的簽名一樣確保交易和參與者的真實性。
密碼學是如何運作的？
想象一下，你用車載收音機接收廣播信號。這種廣播是公開的，任何人都可以收聽。相比之下，想想國防級別的通信，比如作戰士兵之間的通信。這種通信是安全加密的，只有預定的參與者才能接收和知曉，而不是向全世界公開。加密貨幣的加密原理與之類似。
簡單來說，密碼學是一種在兩個或多個參與者之間發送安全消息的技術——發送者使用某種密鑰和算法對消息進行加密/隱藏，將這種加密形式的消息發送給接收者，接收者對其進行解密以生成原始消息。
加密密鑰是密碼學中最重要的組成部分。它們使未經授權的讀取者或接收者無法讀取消息、交易或數據值，只有預期的接收者才能讀取和處理這些信息。密鑰使信息“加密”或保密。
許多加密貨幣，例如比特幣，可能不會明確使用這種祕密的加密信息，因爲比特幣交易的大部分信息在很大程度上是公開的。然而，也有一些注重隱私的加密貨幣，例如ZCash和Monero ，它們可以使用加密技術來隱藏交易金額和收款人信息。
一些密碼學工具在加密貨幣領域得到了重要應用。例如，哈希和數字簽名等功能是比特幣處理過程中不可或缺的一部分，即使比特幣本身並不直接使用隱藏信息。
加密貨幣中使用的加密方法
密碼學中存在多種加密方法。
第一種是對稱加密密碼學。它使用同一個密鑰在源端加密原始消息，將加密後的消息發送給接收端，然後在接收端解密消息。一個簡單的例子是用數字表示字母——例如，“A”用 01 表示，“B”用 02 表示，以此類推。像“HELLO”這樣的消息會被加密成“0805121215”，這個值會通過網絡發送給接收方。接收方收到後，會使用相同的逆向方法進行解密——“08”對應“H”，“05”對應“E”，以此類推，最終得到原始消息值“HELLO”。即使未經授權的第三方收到了加密消息“0805121215”，除非他們瞭解加密方法，否則這個消息對他們沒有任何價值。
以上是對稱加密最簡單的示例之一，但爲了增強安全性，還存在許多複雜的變體。這種方法的優點是實現簡單，操作開銷小，但缺點是共享密鑰的安全性以及可擴展性問題。
第二種方法是非對稱加密，它使用兩個不同的密鑰——公鑰和私鑰——來加密和解密數據。公鑰可以公開傳播，例如收款人的地址，而私鑰只有所有者知道。在這種方法中，一個人可以使用收款人的公鑰加密消息，但只有收款人的私鑰才能解密。
這種方法有助於實現加密貨幣交易的認證和加密兩項重要功能。認證是通過公鑰驗證配對的私鑰，從而確認消息的真實發送者身份；加密則是因爲只有配對私鑰的持有者才能成功解密加密後的消息。
secp256k1
比特幣密鑰使用的不對稱加密技術被稱爲橢圓曲線密碼學。具體來說，這種方法被稱爲secp256k1，而中本聰選擇它顯然並沒有什麼特別的原因，只是因爲當時它正好可用！
第三種加密方法是哈希，它用於高效地驗證網絡上交易數據的完整性。哈希維護區塊鏈數據的結構，對用戶的賬戶地址進行編碼，是賬戶間交易加密過程不可或缺的一部分，並使區塊挖礦成爲可能。此外，數字簽名通過允許真正的參與者向網絡證明其身份，來補充這些不同的加密過程。
上述方法的多種變體可以根據需要進行不同程度的定製，並在各種加密貨幣網絡中實施。
歸納總結
匿名性和隱蔽性是加密貨幣的關鍵方面，通過加密技術使用的各種方法確保參與者及其活動在網絡上保持所需的隱蔽程度。
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