阻止“异鬼”侵袭的古老又现代的战士

本篇文章本来是要延着我们拆解区块的思路，继续分析剩下的" scriptPubKey", "scriptSig"的 ，这其实就要涉及比特币的脚本系统，这套系统所蕴含的思想，也是独具创新，这个思想可以说是智能合约实现的基础，值得好好说一说。但是我发现，在讲这个之前，有几个基础概念 ，需要交代清楚。那就是非对称加密，私钥、公钥、地址等，以及它们之间的关系。因此，本文就先来说说加密，文中没有太多技术性的解释，相信你一定能看得懂。明白了本文，对数字货币中这些常见的概念就了然于胸了，因为它正是——比特币最坚硬的基石。

1. 古老又现代的学科

加密可以说是一门古老的学科，自古以来就有之。只要信息涉及到利益，足够有价值，就值得为它加密。往小里说，精妙的藏头诗就是一种加密方法，它把关键信息编码到整首诗里。往大里说，人类的各种经济、战争都需要有加密的存在。尤其在战争中，一条信息有没有被安全加密，很可能关系到最终的胜利与失败。而在现代，对普通人而言加密更多普遍地用在经济活动中。

在我国很早就发明了用于战争军事的加密方法——字验代码法。据《武经总要》记载，字验是宋朝传递情报的密码，将各种情报内容，比如将士叛变、被贼围困等内容归纳为40项，编成40条短语，分别编码。将领带兵出发前，指挥部门与其约定一首40字的五言律诗作为解码密钥，诗中的每一字都对应一条短语；在战斗中，前后方就用该密码本进行通讯。

在谍战片《潜伏》中， 孙红雷主演的余则成在接受上级指令时，总是一边听着广播里念出的四位一组的数字，一边查阅小说《梦蝴蝶》。他所使用的那本书就是“字验”。

而在国外，古代运用加密技术最著名例子是是凯撒密码。凯撒是古代一位军事将领，他率先将加密技术应用于军事通信。它的基本思想是：通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如，当偏移量是3的时候，所有的字母A将被替换成D，B变成E，以此类推X将变成A，Y变成B，Z变成C。

通过上面的例子，不难发现加密技术包括两方面，一个是加密算法，一个是加密密钥。二者就像锁与钥匙的关系，锁是加密算法，钥匙就是密钥 。想要打开一个房间，必须有针对这把锁的钥匙才可以。只不过在上锁的过程中，也需要有钥匙参与才能实现上锁。在上面字验代码法中《武经总要》中的那首诗、《潜伏》中的《梦蝴蝶》 以及凯撒密码中的位数就是密钥。

对于一段密文，只知道了密钥，不知道算法无法解开；而知道了加密算法不知道密钥，也无济于事。因此加密算法与密钥二者共同保证了信息的安全。但是，如果加密算法非常薄弱，密钥再复杂也很容易破解。比如凯撒密码，只要稍加分析人脑都能破解。另外，利用统计学知识，通过分析加密的长文字母出现的概率也很容易破解。

所以加密算法从根本上决定了加密技术抵抗破解的能力，但加密算法的设计是一个复杂的工作，需要数学理论的保证。如果算法设计的有漏洞，可以分析出规律，那么加密也就形同虚设。一个好的加密技术，算法应该是公开的，强度经得起检验的，理论上经得起论证的，那么只需要保证好密钥足够长、足够安全即可。现在计算机界加密算法也都是公开的，只需要拿来使用即可。

2. 关键的问题

这里还有一个关键的问题，不知你有没有发现？

举一个例子，Alice 要给 Bob 发送信息，使用公开的算法和密钥加密后，发送给Bob。 Bob 要想得到信息，必须有密钥才能解开。但密钥怎么才能告知Bob呢？也许你会说，可以当面告知。在现实场景中，也许这是个办法。但在网络环境中，如何实现一次顺畅的通信呢？

好办，我们可以聪明地给出答案：把密钥加密再发送给Bob啊。

那加密密钥的密钥怎么传送呢？这仿佛看起来是个 “鸡生蛋，蛋生鸡” 无解的死循环难题！

的确是的，直到一个新技术的出现。
那就是非对称加密。简单来讲，非对称加密里的这把锁很特殊， 它有两把钥匙， 一把用来上锁，一把用来开锁。锁定的时候的钥匙叫公钥，开锁的钥匙叫私钥。
这样，Bob先生成自己的公钥和私钥，把公钥公布出去。Alice 拿Bob的公钥加密后传给Bob，Bob用自己的私钥解密解开即可。
这个过程，完全没有密钥的传递，可用于解密的私钥只有Bob本人才知道，只有他能解密，所以是安全的。

相应的，前面只有一个密钥的情况就叫对称加密，因为加密与解密都需要同一个密钥。

由于非对称的加密，运算量较大，一般不会直接用它来加密大量的数据加密。它的主要用途是，传送对称加密的密钥，密钥得到安全的传送之后，通信的时候用对称加密来加密，

既考虑到了速度，又考虑到了安全，是不是一举两得，可以非常安心且舒心了？~~

3. 另个用途

由于非对称加密的这种 “一方隐私、一方公开” 这种特性，还可以有什么用途呢？
加密的过程是Bob有公钥私钥，Alice给Bob发信息，Bob来验证，Alice作为主动方，假如这个关系调换过来会怎样？
Bob有一对公钥私钥，Bob作为主动方，Alice作为被动验证方。Bob用自己的私钥来加密一段信息发送出去，作为知道Bob公钥的大众中一员的Alice可以作什么？
她可以用公钥解密段信息对吧？ 如果解密对了，那就说明这段信息确实是来自Bob!

这个过程是一个什么过程？先别往下看，思考一下。

其实是一个“签名与验证”的过程么，Bob相当于对自己发布的信息进行了签名。 现实中签名多见于合同协议中，只要你在上面签了名字，代表你是完全认同这份协议，对于这份协议就具有了责任与义务。
所以非对称的加密，反过来，可以实现电子签名的功能。

也许上面，你注意到还有一个关键问题——我上面标注了：解密怎么算对了？这个问题，其实相当于，怎么证明这个公钥就是Bob的？

这个技术上，没有什么好方法。在现实中，怎么解决的呢？证明一个东西就是某个人的，需要借助第三方公信机构，这个机构颁发证书来认证。

所以在电子签名这件事上，也是如此。需要有这么个机构——CA, Certificate Authority。它的作用是对Bob的公钥也进行一次电子签名，证明这个公钥就是Bob的，Bob的公钥加上CA的签名就构成了Bob的证书。

如此，Alice 发现这个证书确实是公开的CA签过名的，就证明了这个公钥就是Bob的，进而就可以证明这段信息是Bob签过名的。所以要Bob发送签名的时候，就不能只包括信息及它的签名，还得有++Bob的证书（公钥+CA对这个公钥的签名）++， 别人才可以进行验证。

我们上面提到，非对称加密是很耗时的，而数据是可能很大的，比如一篇文章，怎么办？再开脑动思考一下。

哈希（Hash）——我们之前文章里提到过的哈希，哈希是把一段任意长的数据映射成长度固定的短数据，它具有难伪造的特性。

我们只签名文章的Hash值，最后验证签名的Hash值与原始数据的Hash相同，就可以了！
具体流程可以参见下图。

当今计算机与互联网的发展当然是软硬件的飞速发展为前提的，但背后也少不了加密技术这个功臣，尤其是非对称加密，一切的信息的安全传递、身份认证几乎都是建立在它基础之上的。怪不得有人把加密称为互联网大陆的守夜人(The Night Watch)呢，确实正是它像Game of Thrones里面的守夜人一样，默默无闻又坚韧地保卫着互联网这片大陆不受“异鬼”的侵袭。

参考：
https://36kr.com/p/5040438.html
https://zh.wikipedia.org

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