Kryptographie in der Blockchain: Verschlüsselungsalgorithmen und ihre Bedeutung

Blockchain als sich entwickelnde Technologie hat zunehmend weit verbreitete Aufmerksamkeit erregt und ist eine neue Anwendung der traditionellen Internet -Technologie, einschließlich verteilter Datenspeichertechnologie, Konsensmechanismen und Kryptographie. Mit der Schaffung verschiedener Blockchain -Forschungs -Allianzen hat die verwandte Forschung immer mehr Personalfinanzierung und -unterstützung erhalten. Hash -Algorithmen, Null -Wissenstest, Ringsignatur und andere kryptografische Algorithmen, die von Blockchain verwendet werden:

Hash -Algorithmus

Als grundlegende Blocchain -Technologie ist das Wesen der Hash -Funktion, eine Reihe von Daten von jeder Länge (begrenzt) in einem Satz von Daten zu zeichnen. Wenn diese Funktion beide erfüllt:

(1) Die Berechnung des Hash -Werts jeder Dateneingabegruppe ist besonders einfach;

(2) Es ist schwierig, Daten mit dem gleichen Hash -Wert zu berechnen.

Die Hash -Funktionen, die die beiden oben genannten Eigenschaften erfüllen, werden auch als codierte Hash -Funktionen bezeichnet. Wenn es keinen Widerspruch gibt, bezieht sich die Hash -Funktion normalerweise auf die codierte Hash -Funktion. Finden Sie für die Hash -Funktion etwas, das als Zusammenstoß bezeichnet wird. Die derzeit bekannten Hash -Funktionen umfassen MD5, SHA1, SHA2, SHA3.

Bitcoin verwendet SHA256, und die meisten Blockchain -Systeme verwenden den SHA256 -Algorithmus. Also präsentieren wir hier den ersten JSC256.

1. SHA256 -Algorithmus Schritte

Schritt 1: Befestigen Sie die Füllteile. Die Nachricht ist so gefüllt, dass die Nachrichtenlänge mit 448 Mod 512 (Länge = 448MOD512) entspricht, die Anzahl der gefüllten Bits 1 bis 512, der höchste Teil des Füllbereichs beträgt 1 und die verbleibenden Bits sind die geringe Länge der anfänglichen Nachricht (vor der Füllung).

Schritt 3: Cache initialisieren. Verwenden Sie einen 256-Bit-Cache, um die mittleren und endgültigen Ergebnisse der Hash-Funktion aufrechtzuerhalten.

Schritt 4: Prozess 512-Bit (16 Wörter) Paketpaketsequenz. Der Algorithmus verwendet sechs grundlegende logische Funktionen, die aus 64-stufigen sich wiederholenden Operationen bestehen. Stepdo Schritt nimmt den Wert von 256-Bit-Cache als Eingabe an und aktualisiert dann den Inhalt des Cache. Stepdo Step verwendet einen konstanten 32-Bit-Wert kt und einen 32-Bit-WT. Wobei WT das Paket hinter dem Paket ist, t = 1,2, , 16.

Als wesentlicher Algorithmus des Verschlüsselungs- und Signatursystems hängt die Sicherheit der Hash -Funktion mit der grundlegenden Sicherheit des gesamten Blockchain -Systems zusammen. Daher ist es notwendig, auf den aktuellen Status der Forschung von Hash -Funktionen zu achten.

2. Current Hash letter research status

in 2004, Chinese cryptography Wang Xiaoyun showed the MD5 algorithm clash at the annual cryptography discussion conference (Crypto) and set the first example (forhash md4, MD5, Rump-Rumps. Crypto2004, Howto Breaks MD5 and other, MD5, MD5, Haval-128 and RIPMD, Rumpasion für Crypto2004, wie Collions Eurocrypt2005). Der Angriff ist sehr komplex und dauert nur wenige Sekunden auf einem normalen Computer. Im Jahr 2005 schlugen Professor Wang Xiaoyun und seine Kollegen einen Clash -Algorithmus -Algorithmus vor, aber die Berechnungskomplexität beträgt 2 in der 63. Macht, die istSchwer zu aktuelle Situationen.

Am 23. Februar 2017 veröffentlichte Google Security das erste Beispiel für das Sha-1-Hash-Clash der Welt. Nach zwei Jahren gemeinsamer und großer Computerforschung gaben die Forscher zwei PDF-Dateien mit unterschiedlichen Inhalten an, jedoch mit der gleichen SHA-1-Digest-Nachricht auf ihrer zerschmetterten Forschungswebsite. Dies bedeutet, dass nach theoretischer Forschung lange gewarnt hat, dass der SHA-1-Algorithmus Risiken besteht, der aktuelle Fall des SHA-1-Algorithmus-Angriffs ist ebenfalls aufgetaucht und stellt auch fest, dass der SHA-1-Algorithmus am Ende seines Lebens endgültig angekommen ist.

nist kündigte 2007 offiziell an, dass er neue Hash-Algorithmen der nächsten Generation weltweit sammeln und einen SH-3-Wettbewerb veranstaltete. Der neue Hash-Algorithmus wird als SHA-3 bezeichnet und als neuer Sicherheitsstandard, wodurch der vorhandene FIPS180-2-Standard erhöht wird. Die Einreichung des Algorithmus endete im Oktober 2008. NIST in den Jahren 2009 und 2010 veranstaltete zwei Runden von Bespre chungen. In den beiden Überprüfungsrunden wird der Algorithmus, der in die letzte Runde eingetreten ist, gelöst, und der Gewinner -Algorithmus wird 2012 angekündigt. Der gesamte offene Wettbewerbsprozess folgt dem Prozess der Förderung der ASA -Verschlüsselung. Am 2. Oktober 2012 wurde Keccak zum Sieger des NIST-Wettbewerbs gewählt und wurde Sha-3.

Algorithmus Keccak wurde vom SHA-3-Kandidaten im Oktober 2008 übergeben. Keccak genehmigt den Text der Hash-Nachrichten "Innovative Sponge Engine". Es ist einfach zu entwerfen und einfach zu implementieren. Keccak war in der Lage, Angriffen mit einer minimalen Komplexität von 2n zu widerstehen, wobei N die Größe des Hashs hat. Es hat einen großen Sicherheitsunterschied. Bisher hat die Analyse der dritten Kennwortkennworts gezeigt, dass das Kind keine ernsthafte Schwäche hat.

Kangarootwelve -Algorithmus ist ein kürzlich vorgeschlagenes Kind. Die Berechnungsrunde wird auf 12 reduziert, aber seine Funktionen sind im Vergleich zum ursprünglichen Algorithmus nicht reguliert.

Zero-Akquisitive

In der Kryptographie ist die oszillierende Null (OPC) eine Strategie, die von einer Partei verwendet wird, um der anderen Partei eine X-Nachricht zu kennen, ohne etwas mit X zu enthüllen. Der erste wird als Prover bezeichnet und der letztere wird als Verifizierer bezeichnet. Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem alle Benutzer in einem System die Sicherung ihrer jeweiligen Dateien haben und ihre jeweiligen privaten Schlüssel verwenden, um sie im System zu verschlüsseln und zu erkennen. Angenommen, der Alice -Benutzer möchte seine Datei -Teile für den Bob -Benutzer bereitstellen, und das Problem tritt zu diesem Zeitpunkt auf, wie Alice Bob davon überzeugt, dass sie wirklich die richtige Datei gesendet hat. Eine einfache Möglichkeit, damit umzugehen, besteht darin, Alice seinen privaten Schlüssel an Bob zu senden. Dies ist genau die Strategie, die Alice nicht wählen möchte, da Bob den Inhalt der gesamten Datei von Alice problemlos erhalten kann. Der Nachweis von Null -Wissen ist eine Lösung, mit der die oben genannten Probleme gelöst werden können. Der Nachweis von Null -Wissen basiert hauptsächlich auf der Theorie der Komplexität und hat umfangreiche theoretische Strecken in der Kryptographie. In der Theorie der Komplexität diskutieren wir hauptsächlich, welche Sprachen für Null -Wissenstestanwendungen verwendet werden können. In der Kryptographie diskutieren wir hauptsächlich, wie verschiedene Arten von Null -Wissen -Lösungen erstellt und sie hervorragend und effizient machen.

Signatur der Ring -Signaturgruppe

1. Signatur der Gruppe

In einem Gruppensignaturschema kann jedes Mitglied einer Gruppe Nachrichten im Namen von signierendie ganze Gruppe auf anonyme Weise. Wie bei anderen digitalen Unterschriften können Gruppensignaturen öffentlich überprüft und nur mit einem einzigen öffentlichen Schlüssel überprüft werden. Allgemeiner Gruppensignaturprozess:

(1) Initialisierung erstellt der Gruppenmanager Gruppenressourcen und generiert den öffentlichen Schlüssel für die relevante Gruppe und den privaten Schlüssel der Gruppe (GroupprivateKey). Der öffentliche Keyelener der Gruppe wurde allen Benutzern im gesamten System mitgeteilt, z. B. Gruppenmitglieder, Überprüfer usw.

(3) Unterschrift, Gruppenmitglieder verwenden das Gruppenzertifikat, das empfangen wird, um die Datei zur Generierung der Gruppensignatur zu unterzeichnen.

(4) Überprüfung und gleichzeitig kann der Überprüfer die Richtigkeit der resultierenden Gruppensignatur anhand des öffentlichen Schlüssels der Gruppe überprüfen, kann jedoch den offiziellen Unterzeichner in der Gruppe nicht bestimmen.

(5) öffentlich kann der Gruppenmanager den privaten Schlüssel der Gruppe verwenden, um der Signatur der von der Gruppe generierten Gruppe zu folgen und die Identität des Unterzeichners aufzudecken.

2. Ringsignatur

2001 schlugen drei rivest, schamir und tauman kryptografien die Signatur des Rings zum ersten Mal vor. Es handelt sich um eine vereinfachte Gruppensignatur mit nur den Ringmitgliedern und ohne Manager, und es ist keine Zusammenarbeit zwischen den Ringmitgliedern erforderlich. Im Signaturschema des Rings wählt der Unterzeichner zunächst eine temporäre Gruppe von Unterzeichnern, einschließlich des Unterzeichners. Dann kann der Unterzeichner seinen privaten Schlüssel und seine öffentlichen Schlüssel zu anderen Personen in der Signature -Sammlung verwenden, um eine Signatur unabhängig voneinander ohne die Hilfe anderer zu generieren. Mitglieder der Unterzeichnungstreffen wissen möglicherweise nicht, dass sie beteiligt sind.

Das Ring -Signaturschema besteht aus den folgenden Abschnitten:

(1) Tastenerzeugung. Für jedes Mitglied im Ring wird ein Schlüsselpaar (PKI mit öffentlichem Schlüssel, privater Schlüsselski) generiert.

(2) Signatur. Der Unterzeichner generiert Signatur A für Nachricht M mit seinem privaten Schlüssel und jedes Mitglied des Rings N (einschließlich sich selbst).

(2) Korrektheit: Signatur muss von allen anderen überprüft werden.

(3) Nichtvergünstigung: Andere Mitglieder im Ring können keine echte Signatursignatur erstellen, und externe Angreifer können keine Signatur für die M-Nachricht erstellen, selbst wenn sie eine wertvolle Ringsignatur erhalten.

3. Ringsignatur und Signatur der Mitgefühlgruppe

(1) Anonymität. Sie sind alle ein System, in dem Einzelpersonen Gruppensignaturen darstellen. Der Überprüfer kann überprüfen, ob die Signatur von einem Gruppenmitglied unterzeichnet wurde, aber sie können nicht wissen, welches Mitglied die Rolle der Anonymität des Unterzeichners erzielt wird.

(2) Rückverfolgbarkeit. In Gruppensignaturen sorgt das Vorhandensein von Gruppenadministratoren für die Rückverfolgbarkeit der Signatur. Gruppenadministratoren können Unterschriften widerrufen und echte Signatur entdecken. Die Ringsignatur selbst kann den Unterzeichner nur erkennen, es sei denn, der Unterzeichner selbst möchte der Signatur zusätzliche Informationen aufdecken oder hinzufügen. Es wurde ein überprüfbares Ring -Signaturschema vorgeschlagen. In dem Schema hofft der eigentliche Unterzeichner, dass der Verifizierer seine Identität erkennt. Zu diesem Zeitpunkt kann der echte UnterzeichnerBestätigen Sie seine Identität, indem Sie die geheimen Informationen enthüllen, die er hat.

(3) Managementsystem. Gruppensignaturen werden von Gruppenadministratoren verwaltet und Ringsignaturen müssen nicht verwaltet werden. Unterzeichner können nur eine mögliche Gruppe von Unterzeichnern auswählen, ihren eigenen Schlüssel erhalten und diese Gruppe dann veröffentlichen. Alle Mitglieder sind gleich.

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Dies ist die vierte Lehre des Ulord Deep Learning Public. Dr. Yang wird Ihnen das Problem der Kryptographie in Blockchain beibringen. Dieser Kurs ermöglicht es mir, eine Frage zu öffentlichen und privaten Schlüssel zu verstehen, die mich immer gestört haben. Wie ist die Beziehung zwischen ihnen? Ich habe die Antwort während dieser Studie erhalten. Jetzt werde ich mit Ihnen teilen, was ich gelernt habe.

öffentliche und private Schlüssel in Blockchain sind zwei grundlegende Konzepte in der asymmetrischen Verschlüsselung.

öffentlicher Schlüssel und privater Schlüssel sind ein Schlüsselpaar, das durch einen Algorithmus geführt wird. Der öffentliche Japel ist der öffentliche Teil des Top-Paares, und der private Schlüssel ist der nicht öffentliche Teil. Öffentliche Jaysis werden normalerweise verwendet, um Sitzungen, dh Nachrichten oder Informationen, zu verschlüsseln und können auch zur Überprüfung der mit privaten Schlüssel signierten digitalen Signaturen verwendet werden.

Privatschlüssel kann für die Signatur verwendet und mit dem entspre chenden öffentlichen Schlüssel überprüft werden. Das Hauptpaare, das durch dieses öffentliche Schlüsselsystem erhalten wird, kann weltweit garantiert einzigartig sein. Wenn Sie dieses Schlüsselpaar verwenden, muss bei einem der Schlüssel zur verschlüsselten Daten verwendet werden, sie muss mit dem anderen Taste entschlüsselt werden, der ihm entspricht.

Zum Beispiel muss Daten, die mit einem öffentlichen Schlüssel codiert sind, mit einem privaten Schlüssel entschlüsselt werden. Wenn es mit einem privaten Schlüssel codiert ist, muss der entspre chende öffentliche Schlüssel entschlüsselt werden, andernfalls wird er nicht erfolgreich entschlüsselt. Darüber hinaus wird in Blockchain -Bitcoin der öffentliche Schlüssel mit dem privaten Schlüssel berechnet und die Adresse unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels berechnet, und dieser Prozess ist irreversibel.

Blockchain -Verschlüsselungsalgorithmus (Verschlüsselungsalgorithmus)

Asymmetrischer Verschlüsselungsalgorithmus ist eine Funktion, die die ursprüngliche einfache Datei oder Daten in einen Bereich illegaler, nicht in Beziehung stehender Codes umwandelt. Der Verschlüsselungsprozess ist irreversibel. Nur indem der entspre chende Schlüssel zur Entschlüsselung geführt wird, werden die codierten Informationen in einem einfachen lesbaren Text entschlüsselt. Durch die Verschlüsselung können private Daten über öffentliche Netzwerke mit niedrigem Risiko übertragen werden und Daten vor dem Diebstahl und dem Lesen von dritten Parteien schützt.

Der wesentliche Vorteil der Blockchain -Technologie ist die Dezentralisierung. Es kann Transaktionen, Koordinations- und Punktkooperationspunkte für den Punkt für dezentrale Kredite in einem verstreuten System ausführenDie Unsicherheit des Speicherns von Daten, die in zentralisierten Institutionen üblich sind.

Blockchain-Anwendungsbereiche umfassen digitale Währung, Zeichen, Finanzen, Gegenbewerber und Rückverfolgbarkeit, Schutz der Intimität, Lieferkette, Unterhaltung usw. Die Popularität von Blockchain und Bitcoin, viele hohe Domain-Namen, die relativ große Auswirkungen auf die Domain-Namensbranche hatten.