5、区块链、比特币与加密货币中的密码学应用及区块链不可变性实现

区块链、比特币与加密货币中的密码学应用及区块链不可变性实现

1. 公钥密码学技术发展

自 20 世纪 70 年代以来，公钥密码学领域发展出了大量多样的加密、数字签名、密钥协商等技术。其中包括图灵奖得主以色列计算机科学家迈克尔·O·拉宾（Michael O. Rabin）提出的拉宾密码系统；基于迪菲 - 赫尔曼密钥交换（DH）的埃尔伽马尔加密算法，该算法最初由拉尔夫·默克尔（Ralph Merkle）提出；美国国家标准与技术研究院（NIST）开发的数字签名算法（DSA）；以及 1985 年华盛顿大学的尼尔·科布利茨（Neal Koblitz）和 IBM 的维克多·米勒（Victor Miller）首次提出的椭圆曲线密码学（ECC）。比特币利用 ECC 算法执行交易，因此 ECC 在相关领域尤为重要。

2. 密码学应用

2.1 TLS 和 SSL

传输层安全协议（TLS）及其前身安全套接层协议（SSL）是为计算机网络提供安全保障的密码学协议。网站可使用 TLS 确保服务器与浏览器之间的所有通信安全，该协议也应用于提供电子邮件、即时通讯和网络电话（VoIP）服务的应用程序中。
TLS 协议主要旨在为两个或多个通信的计算机应用程序提供隐私和数据完整性保障。当通信通过 TLS 加密时，客户端与服务器之间的连接被认为是安全的，因为使用了对称加密来加密传输的数据。对称加密的密钥是为每个连接唯一生成的，基于会话开始时协商的共享密钥，即通常所说的 TLS 握手。在传输第一个字节的数据之前，服务器和客户端会协商使用哪种加密算法和密码学密钥。共享密钥的协商既安全（因为协商的密钥对窃听者不可用，即使攻击者处于连接中间也无法获取）又可靠（因为攻击者在协商过程中无法修改