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了解比特幣:如何對身份進行加密

來源: CertiK 作者:CertiK
假期三天倒計時,希望讀完本系列文章的你在收獲知識的同時能夠有些小小的成就感。別人還在游玩曬朋友圈的時候,你已經把朋友圈分享的一些文章變成......
假期三天倒計時,希望讀完本系列文章的你在收獲知識的同時能夠有些小小的成就感。別人還在游玩曬朋友圈的時候,你已經把朋友圈分享的一些文章變成自己所了解的知識了。

上一篇文章中,我們簡單介紹了區塊鏈的結構基礎。(此處來自謝耳朵的靈魂拷問:你們讀了上一篇有關比特幣的文章了嗎?這張圖可不是PS來的,美劇《生活大爆炸》第十一季第九集的開篇就是這句話)是不是發現如果你不了解比特幣就有些out了呢?就連自身就很火的美劇,也會加入比特幣的內容在劇本里,來增加熱點與實事內容。


開始講述加密之前,我們不妨先來看這樣一個數字,數一數它有多少位。

數明白了嗎?(反正你也一定不會真的數的)那么牢記這一串數字有多”胖“,因為2的256次冪這個數字代表著“安全”。后文會為大家做出詳細解釋。

在沒有中央服務器可以登錄的情況下,我們該如何保護隱私?如何安全地“登錄”比特幣?如何才能確保信息的公開性和透明性呢?其實解決方法就如同傳統的鎖和鑰匙,分別相對應用戶名和密碼系統。其運作方式類似你的網上銀行資產賬戶,客戶與服務器之間由你的公開用戶名和私人密碼進行聯接。

而比特幣則利用了密碼學原理來保障信息安全。通過創建無需服務器檢查密碼的系統,人們不用再與人共享密碼。因為在這個系統中,私鑰代替了密碼,公鑰代替了用戶名。私鑰將會對你所有的信息進行保密處理。

比特幣的特殊之處還在于:用戶可以對任何數據進行“簽名”,然而只有知道與某個公鑰對應的私鑰的人才有此項權利。這樣一來,數字即時簽名就可最大限度地保障信息安全性,同時還能保證公共賬本在去中心化領域中依然具有公開透明的性質。

其實除了比特幣之外,還有一項技術也能實現上面提到的安全性、透明性等效果。設想一下,如果你是一家私人加密貨幣基金會的所有者,你一定希望在可以保護個人隱私的前提下,讓投資者真正地了解自己。

那么,在這種情況下系統該如何驗證你的個人身份信息呢?

針對這一問題,推特(Twitter)提出的解決方案是讓客戶與相關服務人員聯系。服務人員將通過面部識別及ID來驗證這個人是不是TA聲稱的“TA”。比如明星,如果在推特經過了驗證,那么TA的頭像旁邊就會有一個藍色的小,表明這個明星的賬號確實是本人而非別人冒充。

比如下圖中左側的郭達。啊對不起,認錯人了,仔細一看這是熒屏硬漢杰森·斯坦森(郭達·斯坦森),然而他名字的旁邊并沒有藍色對勾。頭像下方也可以看到文字解釋,這只是粉絲自己建立的賬號。而右側的老爺爺(并不是所有的白發老頭兒都是肯德基爺爺)名字旁邊的藍色對勾表明這確實是現任美國總統“川普”本人的賬號。當然即便我們不看認證,也能識別,那個經常懟無數條精明(wú nǎo)推文的人就是他。

這也類似于微博的“加V認證”。但是,這種方法無法保護用戶隱私。還有一種方法就是在市面上自行發布自己的公鑰并自證安全性,然后用個人私鑰在消息上簽名,再把消息發布出去。

所謂的簽名實際上只是一串隨機字母和數字,但是你可以通過共同運行一個函數來發布消息及公鑰,從而證明簽名真實有效。這樣一來,所有人都可以在完全匿名的情況下驗證你作為某個私鑰所有者的身份。

比特幣的運行原理與此相同,只不過上述方法中的簽名是用戶主動發出的交易消息。當用戶想發送或接收比特幣時,必須要提交詳細的地址信息用以明確支付對象。這是在提交交易時就商談好的。

另外,還需要注意的是,雖然地址相當于一個比特幣用戶名,但它不是普通公鑰,而是通過名為“哈希”的函數運行的公鑰。哈希函數將會在我們系列文章的后篇為大家進行詳細介紹,所以大家現在只需要知道該函數可為公鑰提供加固保護即可。一般來說,比特幣的地址、公鑰和私鑰看起來是這樣的:1TePJrycesTwVpoNSbwBU87J4ghziiijzW。

對于外行來說,這些字母和數字就像一串亂碼,但正是這串亂碼可以讓我們輸出一個base58(Bitcoin中使用的一種獨特的編碼方式)的復雜序列。(前面沒看懂的那句話的白話文翻譯如下)也就是說,無論多長的信息都可以被壓縮成一定長度的字符串,因此可以給復雜的地址節省空間。

所以當你登錄比特幣軟件時,你需要輸入一個私鑰密碼,或者要求系統隨機生成。此外,私鑰可以掃描對應地址中的區塊鏈以查找資金,并顯示余額。當用戶有交易時,它會發布與你的公鑰聯合簽名的交易信息。

但是這個系統有一些問題。第一,如果有人發現了你的私鑰,他就能立即轉移你所有的資金,而你完全沒有追索權。第二,如果你丟失或忘記了你的私鑰,你就再也無法存取你的錢了。這種情況經常發生。據保守估計,目前存在的所有比特幣中,大約有價值四分之一的比特幣是因為忘記私鑰而已經丟失的。美劇《生活大爆炸》里有一集就是專門講的四位男主角,在很早之前寫了程序挖了不少比特幣,如今幾個人想起來這件事兒以及比特幣的價值,但是完全忘了密碼是什么。

實際上,這些問題的產生根本不是因為加密私鑰,而是網絡去中心化的本質問題。由于不存在存儲私鑰的服務器,所以私鑰一旦丟失,沒有人能給你一個“備份”私鑰。既然沒有人能審查、阻止或撤銷交易,也就沒人能阻止小偷從別人賬戶中支取資金。這意味著如果你的資金不安全,沒人會來救你。你必須自己承擔保護私鑰的責任。過去,銀行可以給你的錢提供安全保護,而現在就完全需要靠你自己。

有人問:“如果有人猜出我的私鑰呢?”

這種事根本不會發生。只要你最初設置私鑰時不使用諸如6969696969或3之類的簡單數字組合,那么有效私鑰就是0到2256之間的數字,這意味著隨機猜中一個人私鑰的概率為:

1/1115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639936。

分母是不是一個很熟悉的天文數字呢?沒錯,就是文章開頭的2的256次方那個寫滿屏幕一行的數字。你覺得還會有人猜中你的私鑰嗎?分母的這個天文數字有多大呢?基本和宇宙中人類已知的原子數量差不多。

有人又問:“如果他們用超級計算機來猜我的私鑰呢?”假設這臺超級計算機能夠以每秒10億的速度猜測和測試私鑰,并且這臺超級計算機自宇宙大爆炸以來就一直存在并運行著。那么到目前為止,計算機可能已經猜到了大約409,968,000,000,000,000,000,000,000個私鑰。


讓我們再把電腦的功能提高到原來的四倍,然后假設它的存在時間是人類存在時間的兩倍,假設這臺電腦的運行速度可以每秒猜測40億個私鑰,那么猜出的私鑰數目又會翻倍。然而,即使是在幾十億年的時光中以這么快的速度運轉,黑客能猜到你手中私鑰的概率依然是:
1/282441774083138672831955140422393718176223472723823。

那么這意味著什么呢?意味著比特幣系統是一個建立在區塊鏈基礎上的更安全、更清晰的經濟體系,是能為所有使用者提供清晰、透明、公平的服務的平臺。

相信這篇文章讀完以后你一定對比特幣的安全和加密方式有了更多的信心。接下里的幾天會繼續和大家分享一些和比特幣相關的酷酷的內容。歡迎繼續關注CertiK的長假福利系列文章:每天一分鐘,了解比特幣(系列三)“挖礦與共識機制”。

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