加密技術與區塊鏈應用（圖文詳解）

一、對稱加密技術

1.1 核心原理

對稱加密使用同一把密鑰完成加密與解密，算法公開但密鑰保密。

• 核心邏輯：加密和解密共享同一密鑰 K，公式為 C = E(K, M)、M = D(K, C)。

1.2 典型算法與特點

1.3 區塊鏈中的應用

• 節點通信加密：全節點之間通過AES加密P2P通信內容（如交易廣播），防止數據被竊聽。
• 隱私數據加密：鏈下存儲的敏感數據（如用戶身份信息）用AES加密，密鑰由用戶保管。

二、非對稱加密技術

2.1 核心原理

使用一對密鑰（公鑰+私鑰）：公鑰公開用于加密/驗證，私鑰保密用于解密/簽名。

2.2 典型算法與對比

2.3 區塊鏈中的核心應用

（1）賬戶地址生成

• 例：以太坊地址由公鑰（64字節）哈希后取后20字節，前綴加0x生成（如0x742d...）。

（2）交易簽名與驗證

• 作用：確保交易未被篡改（哈希匹配）且由賬戶所有者發起（私鑰唯一）。

三、區塊鏈中的其他密碼學技術

3.1 哈希函數（Hash）

• 特點：單向不可逆、輸入相同輸出必相同、輸入微小變化輸出巨變。
• 區塊鏈應用：
  graph TD A[區塊數據] -->|Hash| B[區塊哈希] C[交易列表] -->|Merkle樹| D[根哈希] D -->|存入區塊頭| B
  • 區塊哈希：唯一標識區塊，用于鏈上區塊串聯（每個區塊包含前一區塊哈希）。
  • Merkle樹：快速驗證交易是否在區塊中（通過哈希路徑證明）。

3.2 零知識證明（ZKP）

• 原理：證明者在不泄露信息的情況下，向驗證者證明“某命題為真”。
• 應用：隱私幣（如Zcash）隱藏交易金額和地址，圖示如下：

四、加密技術在區塊鏈中的協同作用

五、未來趨勢：后量子加密

• 挑戰：量子計算機可能破解RSA和ECC（利用Shor算法）。
• 解決方案：采用抗量子算法（如格基加密、哈希簽名），目前以太坊等區塊鏈已在研究兼容方案。