爸妈都能看得懂的区块链——密码学原理

老爸老妈,你们喜欢的潜伏2要开拍了,我已经提前了解了一些剧情,和你们分享一下。

第一封情报

北方的深夜,千里冰封,万里雪飘。沉寂的延安,暗流涌动。

接上级绝密情报,“农夫”立即着手将情报传递给战斗在一线的深海——余则成。余则成正坐在收音机前,等待新的指示。果然,收音机播报了“农夫呼叫深海,本呼叫播报三遍:2342 1232 4563 3454”。余则成立即从柜子里取出一本《蝴蝶梦》,依次此打开到

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“取消行动”,余则成立即会意,烧了纸条,扭乱频率,“要赶紧通知同志们!”

翠萍为他披上大衣,余则成转眼消失在漫天飞雪中。

这是翠萍第一次亲眼见到余则成接收情报,执行任务。一切都是那么新奇,她决定等余则成回来,问个明白。

听到门前脚步声,她赶紧上前迎接,迫不及待地问:“老余,你怎么知道上级的信息的?”

余则成掸去身上的积雪,端起翠萍沏好的茶,徐徐说:“农夫“是我的直线上级,上次从延安回来的时候,他给了我这本《蝴蝶梦》,当然,他也有一本,这就是秘钥。上级需要传递情报,就从书里依次取一个字,这个字就是明文,然后记下字在书里的位置,例如:2342,这个过程叫加密,最后拼成的一串数字就是密文。我从电台接收到数字后,再拿出这本书来,依次对着数字找出汉字,获得明文,这个过程叫解密。“

翠萍眼睛瞪得铜铃大,

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余则成会心一笑,拿起纸笔刷刷画了起来。

对了,这个就叫对称加密

对称加密,双方共用一个秘钥,并使用相同的加密解密方法。

公元前2000年前就开始用了,已经用了几千年了。

“那有没有不对称加密呢?”翠萍抢着问。

“有,叫非对称加密,不过那是30年之后,1976年的事了,哈哈!”

“你再给我讲讲呢,喂,别睡啊~”

黑夜回归到夜的本色,更大的危机正在酝酿中。

危机

第二天,保密局楼下,余则成刚停了车,就听见站长吴敬中的咆哮声,不用说,指定是昨晚上的事。

“上头对这次行动中,情报泄露的事非常震惊,咱们这天津站有叛徒啊。”吴敬中气消了几分,无奈地说。

余则成没有做声,毕竟火是冲行动队发的,他只是个局外人。

晚上,余则成照例打开收音机,扭到对应的频率,又有了新任务——”急,老地方见“。余则成不多想,吩咐翠平几句,急忙出发。

离目的地还有一条街,余则成隐隐约约觉得昏暗的巷子中有双眼睛,盯着自己。他不敢再往下走,心里思索着对策,瞬间决定在下一个街角左拐,去站里。

突然,街角窜出一个人来,咧嘴就笑:“哟!余主任,这么晚,是要去哪儿啊?”

余则成故作惊慌,抚着胸口说道:“老陆啊,这大晚上的,你是要吓死人啊!”

原来是情报处处长陆桥山,余则成这才明白,今晚差点跳进陷阱。跟陆桥山寒暄了几句,假借公文包落站里了,匆忙地向保密局走去。

“老余,怎么回事!”翠萍赶紧关上门,着急地问。

“情报是假的!”

“我们的《蝴蝶梦》被人破解了?“

“不,是农夫被控制了,这是破译密码常见的方式,叫社会工程攻击,是通过行贿、勒索、跟踪、逼迫这些形式获取秘钥的“

“那怎么办?”

“等上级送新的密码本来吧。”

“你说的这个对称加密有点不靠谱啊,首先分不出消息是敌人还是自己人发的,而且万一新密码本在路上被人发现了,那以后情报可就全被知道了,还有,假如领导有几百个下级需要联系,就要几百个不同的密码本啊。“

余则成欣喜地看着翠平,惊叹她敏捷的思维。

“你还记得上次问我,非对称加密吗,那个就是用来解决这几个问题的,但是,是在1976年,由三个外国人提出的,我现在告诉你,你不能公开,不然那三个家伙会怀疑历史的。”

“哇,好炫酷唉,快说快说!“

“在非对称加密中,每个人有一对秘钥,一个公开的,叫公钥,一个私密的,叫私钥,公钥和私钥共同组成一个秘钥对。其中,公钥从私钥计算出来,但公钥不能倒推出私钥。公钥的计算方法叫公钥算法,比如椭圆曲线方案等,目前还没有能破解这些算法的方案。我的公钥加密的信息,只有我的私钥能够解密。两个人通信,需要知道对方的公钥,比如别人发信息给我,只需要知道我的公钥,用我的公钥加密情报,生成密文,再用他自己的私钥对情报签名,生成签名,然后一起发送给我,我收到密文和签名后,用我的私钥解密得出明文,再用他的公钥验证签名,确认信息是不是从他发出的。”

余则成又拿出纸笔,画了起来。

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画完,他看向翠平,翠平没有令他失望,又提出了一个问题:“这个倒是解决了验证消息来源问题,也不需要传递密码本了,但如果农夫要传给我们的消息不是几个字,而是整版人民日报呢,那加密和签名的时间就很长啊,数据量也不小。而且如果传输过程中,有人篡改了消息呢?“

“是的,真实情况也不是对整个消息签名,而是对消息的哈希签名。”没等翠萍发问,余则成又继续说下去。

“哈希函数也是一套数学算法,任意长度的文件使用这套方法计算后,会生成一串很短的字符,这串字符就叫这个文件的哈希值。比如,我现在用哈希函数,把手里这本《蝴蝶梦》计算出它的哈希值,是

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这个哈希值是唯一的,除了这本书,世界上没有第二个东西可以得到这个哈希值,所以这个哈希值就像是这本书的指纹一样。现在,我把这本书里一个句号改成逗号,再计算一下哈希值

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看,哈希值就完全不一样了,即使很细微的改动,得出的结果也是完全不一样的,但是长度是一致的,这样可以保证已个消息有一个唯一的长度较短的哈希值,并且通过哈希值,不知道原来的消息是什么,可以达到隐藏的目的。在很久以后,人们使用APP都会用到密码,APP是不会存储用户密码的,存的都是用户输入的密码的哈希值。用户登录时,计算哈希值,比对成功就说明密码是对的。所以,上面画的图中,不是对消息签名,而是对消息的哈希值签名,因为哈希值很短,速度就很快,我收到消息解密后,也可以计算文件哈希值,比对消息是否完整。“

余则成讲的十分耐心,翠平已经完全明白了,心里只想着导演快喊“咔”,收工回家。

但我相信,看到这的你们正在迷惑地翻到这篇文章的标题,这跟区块链有什么关系呢?

是的,区块链并不是新鲜的东西,他只是一些技术的融合。在这些技术出现的几十年后,有人突发奇想,让使用这套方案传递的”消息“变得值钱了,这个”消息“就是比特币。我们常听说某人有几个比特币,简单来讲,其实就是他拥有一对秘钥,公钥一般比较长,通过哈希函数,生成一个较短的哈希值作为钱包地址。钱包里的比特币就是别人发给我的消息和他私钥的签名,这个消息是10,就代表10个比特币。我同样可以转发给另一个人,同样需要我的私钥签名,这就是比特币转账或者支付功能。所以和我公钥匹配的私钥一旦忘记、丢失,这个公钥下的消息再也无法解密和签名,也就是这个地址下的比特币再也没有人能使用了。事实上,有不少比特币被永久遗忘在一些丢失了秘钥的地址中。

至于最原始的比特币从哪里来,我在等导演拍下一集呢。

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