web3_区块链密码学

对称加密算法

• 概述

对称密码算法的主要特点是使用相同的密钥进行加密和解密。这类算法根据其加密方式大致可以分为两类：流密码和分组密码。区块链技术主要采用分组密码。

流密码以数据流的形式逐位或逐字节加密

分组密码则将数据分成固定大小的块进行加密。

• 知名的对称密码算法

DES（Data Encryption Standard）： 较老的加密标准，现已被认为不够安全。

3DES（Triple DES）： 是 DES 的一个更安全的变体，通过三次加密过程增强安全性。

IDEA（International Data Encryption Algorithm）： 一种强大的加密算法，常用于商业加密软件。

RC2, RC4, RC5： 由 Ron Rivest 设计的一系列加密算法，其中 RC4 尤其流行，虽然现在被认为存在安全性问题。

Blowfish： 是一种块加密算法，设计用来替代 DES。

AES（Advanced Encryption Standard）： 现代加密标准，提供了高级的安全性，是目前使用最广泛的加密算法之一。

• • 流密码

• • • RC4：曾广泛用于 WEP 网络加密。
    • SNOW 3G：在 3G 数据传输中用作加密算法。
    • A5：用于 GSM 系统的加密。
    • 祖冲之序列密码：在 4G 通信中用于加密。

• • 分组密码

• • • 概述

分组密码是一种将长明文序列切分为固定长度段后，对每个段分别进行加密的方法

• • • 代表
      • DES
      • AES

  • 对称密码算法在区块链中的应用

    • 数字钱包中的私钥管理
    • 区块链网络层通信

非对称加密算法

• • 概述

非对称密码算法，通常称为公钥加密算法，主要用于解决对称密码算法在认证和签名场景中的限制。这类算法使用一对密钥：一个公钥和一个私钥。这两个密钥具有互补性，即用其中一个密钥加密的信息，只能用另一个相应的密钥解密。

• • 常见算法

    • RSA： 基于大质因数分解难题，是最广泛使用的非对称加密算法之一。它既可用于加密数据，也常用于数字签名。
    • Diffie-Hellman： 专注于密钥交换，基于离散对数难题，允许两个无先前联系的方在不安全的通道上共享密钥。
    • ElGamal： 同样基于离散对数难题，提供加密和数字签名功能。
    • ECC (Elliptic Curve Cryptography)： 椭圆曲线密码算法，基于椭圆曲线上的离散对数问题。它因密钥长度较短而提供相同级别的安全保证，从而在效率上优于 RSA。ECC 被广泛用于移动设备和智能卡等资源受限环境。

• Hash函数

一种将任意长度的输入数据转换成固定长度输出的函数

常见 Hash 函数有 MD4/MD5、RipeMD-160、SHA 系列函数以及 SM3 国密算法。

• • SHA 

SHA 包含 SHA-[0~3]共四个系列

• • 在区块链中的应用

Hash 函数在区块链中有着广泛的应用，主要场景包含账户地址生成、Merkle 树、交易 ID 生成等。

• PKI

公钥基础设施是一种综合的框架，设计用于支持公钥加密和数字证书的管理。

• • PKI组成

包括PKI策略，软硬件系统、CA（证书机构）、RA（注册机构）证书发布系统和PKI应用等。

• 数字签名技术

• Merkle 树

• 零知识证明

• Base58 编码方案