公钥加密算法
在区块链中，一般使用两种主要的加密算法：
- 公钥/私钥加密算法：这种加密算法使用一对公钥和私钥。公钥可以公开分发，而私钥需要保密。只有拥有私钥的人才能解密使用公钥加密的数据。这种加密方法被广泛用于数字签名和身份验证，因为它可以确认数据的来源和完整性。在区块链中，私钥用于确认交易者的身份，而公钥则被广播给网络中的其他节点以验证交易的有效性。
- RSA算法：这是一种常用的公钥/私钥加密算法，由Ron Rivest、Adi Shamir 和 Leonard Adleman于1978年发明。它是一种非对称加密算法，也就是说，用于加密的密钥和用于解密的密钥是不同的。
- ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）：这是一种基于RSA算法的改进版，使用椭圆曲线密码学，使得签名过程更快速且更安全。在区块链中，ECDSA被用于验证交易的数字签名。
拓展知识：
哈希函数是一种将任意长度的数据（如文本、数字等）转换为固定长度（通常为256位或512位）的摘要的方法。它们非常快且非常安全，因为改变数据中的一小部分（即使是微小的改变）会导致哈希结果的变化非常大，甚至不可逆。这种特性使得哈希函数在区块链中被广泛使用，如区块的merkle树结构、交易的数字签名以及密码学钱包的存储等。
比特币区块链主要使用SHA-256作为其哈希函数，这是由David Chaum和Mayra P. Chilomchik在1997年引入的一种算法。SHA-256提供了一种非常安全的方式来创建区块链并确保交易的安全性。此外，区块链中的Merkle树结构也是基于SHA-256的哈希函数来创建的。
以上两种加密算法和哈希函数在区块链中都扮演着非常重要的角色，它们保证了交易的安全性、完整性和匿名性，同时也确保了区块链网络的去中心化和不可篡改性。
同时，由于区块链中的数据是以区块的形式不断增长的，这些加密算法还被用于创建区块头和区块间的链接，进一步提高了区块链的性能和安全性。
B. 图文彻底搞懂非对称加密（公钥密钥）
前文详细讲解了对称加密及算法原理。那么是不是对称加密就万无一失了呢？对称加密有一个天然的缺点，就是加密方和解密方都要持有同样的密钥。你可以能会提出疑问：既然要加、解密，当然双方都要持有密钥，这有什么问题呢？别急，我们继续往下看。
我们先看一个例子，小明和小红要进行通信，但是不想被其他人知道通信的内容，所以双方决定采用对称加密的方式。他们做了下面的事情：
1、双方商定了加密和解密的算法
2、双方确定密钥
3、通信过程中采用这个密钥进行加密和解密
这是不是一个看似完美的方案？但其中有一个步骤存在漏洞！
问题出在步骤2：双方确定密钥！
你肯定会问，双方不确定密钥，后面的加、解密怎么做？
问题在于确定下来的密钥如何让双方都知道。密钥在传递过程中也是可能被盗取的！这里引出了一个经典问题：密钥配送问题。
小明和小红在商定密钥的过程中肯定会多次沟通密钥是什么。即使单方一次确定下来，也要发给对方。加密是为了保证信息传输的安全，但密钥本身也是信息，密钥的传输安全又该如何保证呢？难不成还要为密钥的传输再做一次加密？这样不就陷入了死循环？
你是不是在想，密钥即使被盗取，不还有加密算法保证信息安全吗？如果你真的有这个想法，那么赶紧复习一下上一篇文章讲的杜绝隐蔽式安全性。任何算法最终都会被破译，所以不能依赖算法的复杂度来保证安全。
小明和小红现在左右为难，想加密就要给对方发密钥，但发密钥又不能保证密钥的安全。他们应该怎么办呢？
有如下几种解决密钥配送问题的方案：
非对称加密也称为公钥密码。我更愿意用非对称加密这种叫法。因为可以体现出加密和解密使用不同的密钥。
对称加密中，我们只需要一个密钥，通信双方同时持有。而非对称加密需要4个密钥。通信双方各自准备一对公钥和私钥。其中公钥是公开的，由信息接受方提供给信息发送方。公钥用来对信息加密。私钥由信息接受方保留，用来解密。既然公钥是公开的，就不存在保密问题。也就是说非对称加密完全不存在密钥配送问题！你看，是不是完美解决了密钥配送问题？
回到刚才的例子，小明和下红经过研究发现非对称加密能解决他们通信的安全问题，于是做了下面的事情：
1、小明确定了自己的私钥 mPrivateKey，公钥 mPublicKey。自己保留私钥，将公钥mPublicKey发给了小红
2、小红确定了自己的私钥 hPrivateKey，公钥 hPublicKey。自己保留私钥，将公钥 hPublicKey 发给了小明
3、小明发送信息 “周六早10点soho T1楼下见”，并且用小红的公钥 hPublicKey 进行加密。
4、小红收到信息后用自己的私钥 hPrivateKey 进行解密。然后回复 “收到，不要迟到” 并用小明的公钥mPublicKey加密。
5、小明收到信息后用自己的私钥 mPrivateKey 进行解密。读取信息后心里暗想：还提醒我不迟到？每次迟到的都是你吧？
以上过程是一次完整的request和response。通过这个例子我们梳理出一次信息传输的非对称加、解密过程：
1、消息接收方准备好公钥和私钥
2、私钥接收方自己留存、公钥发布给消息发送方
3、消息发送方使用接收方公钥对消息进行加密
4、消息接收方用自己的私钥对消息解密
公钥只能用做数据加密。公钥加密的数据，只能用对应的私钥才能解密。这是非对称加密的核心概念。
下面我用一个更为形象的例子来帮助大家理解。
我有下图这样一个信箱。
由于我只想接收我期望与之通信的朋友信件。于是我在投递口加了一把锁，这把锁的钥匙（公钥）我可以复制n份，发给我想接受其信件的人。只有这些人可以用这把钥匙打开寄信口，把信件投入。
相信通过这个例子，可以帮助大家彻底理解公钥和私钥的概念。
RSA 是现在使用最为广泛的非对称加密算法，本节我们来简单介绍 RSA 加解密的过程。
RSA 加解密算法其实很简单：
密文=明文^E mod N
明文=密文^D mod N
RSA 算法并不会像对称加密一样，用玩魔方的方式来打乱原始信息。RSA 加、解密中使用了是同样的数 N。公钥是公开的，意味着 N 也是公开的。所以私钥也可以认为只是 D。
我们接下来看一看 N、E、D 是如何计算的。
1、求 N
首先需要准备两个很大质数 a 和 b。太小容易破解，太大计算成本太高。我们可以用 512 bit 的数字，安全性要求高的可以使用 1024，2048 bit。
N=a*b
2、求 L
L 只是生成密钥对过程中产生的数，并不参与加解密。L 是 (a-1) 和 (b-1) 的最小公倍数
3、求 E（公钥）
E 有两个限制：
1<E<
E和L的最大公约数为1
第一个条件限制了 E 的取值范围，第二个条件是为了保证有与 E 对应的解密时用到的 D。
4、求 D（私钥）
D 也有两个限制条件：
1<D<L
E*D mod L = 1
第二个条件确保密文解密时能够成功得到原来的明文。
由于原理涉及很多数学知识，这里就不展开细讲，我们只需要了解这个过程中用到这几个数字及公式。这是理解RSA 安全性的基础。
由于 N 在公钥中是公开的，那么只需要破解 D，就可以解密得到明文。
在实际使用场景中，质数 a,b 一般至少1024 bit，那么 N 的长度在 2048 bit 以上。D 的长度和 N 接近。以现在计算机的算力，暴力破解 D 是非常困难的。
公钥是公开的，也就是说 E 和 N 是公开的，那么是否可以通过 E 和 N 推断出 D 呢？
E*D mod L = 1
想要推算出 D 就需要先推算出 L。L 是 (a-1) 和 (b-1) 的最小公倍数。想知道 L 就需要知道质数 a 和 b。破解者并不知道这两个质数，想要破解也只能通过暴力破解。这和直接破解 D 的难度是一样的。
等等，N 是公开的，而 N = a*b。那么是否可以对 N 进行质因数分解求得 a 和 b 呢？好在人类还未发现高效进行质因数分解的方法，因此可以认为做质因数分解非常困难。
但是一旦某一天发现了快速做质因数分解的算法，那么 RSA 就不再安全
我们可以看出大质数 a 和 b 在 RSA 算法中的重要性。保证 a 和 b 的安全也就确保了 RSA 算法的安全性。a 和 b 是通过伪随机生成器生成的。一旦伪随机数生成器的算法有问题，导致随机性很差或者可以被推断出来。那么 RSA 的安全性将被彻底破坏。
中间人攻击指的是在通信双方的通道上，混入攻击者。他对接收方伪装成发送者，对放送放伪装成接收者。
他监听到双方发送公钥时，偷偷将消息篡改，发送自己的公钥给双方。然后自己则保存下来双方的公钥。
如此操作后，双方加密使用的都是攻击者的公钥，那么后面所有的通信，攻击者都可以在拦截后进行解密，并且篡改信息内容再用接收方公钥加密。而接收方拿到的将会是篡改后的信息。实际上，发送和接收方都是在和中间人通信。
要防范中间人，我们需要使用公钥证书。这部分内容在下一篇文章里会做介绍。
和对称加密相比较，非对称加密有如下特点：
1、非对称加密解决了密码配送问题
2、非对称加密的处理速度只有对称加密的几百分之一。不适合对很长的消息做加密。
3、1024 bit 的 RSA不应该在被新的应用使用。至少要 2048 bit 的 RSA。
RSA 解决了密码配送问题，但是效率更低。所以有些时候，根据需求可能会配合使用对称和非对称加密，形成混合密码系统，各取所长。
最后提醒大家，RSA 还可以用于签名，但要注意是私钥签名，公钥验签。发信方用自己的私钥签名，收信方用对方公钥验签。关于签名，后面的文章会再详细讲解。
C. 公开密钥密码体系公开密钥算法
公开密钥密码体系是密码学领域中的一种重要技术，它基于数学难题来确保安全。该体系由迪菲和赫尔曼于1976年首次提出，但最流行的RSA算法则由Rivest、Shamir和Adleman在1977年共同开发。RSA算法使用一对密钥：一个公共密钥和一个专用密钥。用户需保护专用密钥的安全，而公共密钥则可公开发布。这一特性使得公钥加密算法无需联机密钥服务器，简化了密钥管理。
公钥加密算法也称非对称密钥算法，与传统的对称密钥密码体制不同，它要求密钥成对出现，一个用于加密，另一个用于解密，且从一个无法推导出另一个。多数公钥算法的安全基础基于一些数学难题，如因子分解问题，专家们认为短期内无法解决。由于这些难题的存在，使得公钥算法具有较高的安全性。
RSA公钥加密算法是最广泛使用的公钥算法之一，它使用两个密钥进行加密和解密，其中一个是公共密钥，另一个是专用密钥。RSA算法的安全性取决于密钥的长度，通常密钥长度从40位到2048位不等。随着密钥长度的增加，加密效果越好，但加密解密的开销也更大。因此，在安全性和性能之间需要做出折衷考虑。例如，SSL（Secure Socket Layer）协议就广泛使用了RSA算法，尤其在美国和加拿大使用128位RSA算法，而在中国等其他地区则使用40位版本。
RSA算法的最初目标是解决DES（Data Encryption Standard）算法在秘密密钥分发过程中的难题，同时提供了数字签名功能，用于保护数据信息的完整性、防止对数据的否认与抵赖。数字签名还能够帮助识别攻击者对数据的非法篡改，确保数据的可控性。
公钥加密技术在Web商务、信用卡购物等场景中具有重要应用价值，允许在服务器认为可信的认证机构（CA）存在的情况下，进行安全通信。然而，目前全球范围内尚缺乏被广泛信赖的CA。RSA算法通过数字签名提供了一种有效的方式来保护数据信息的完整性，以及实现数据的保密性、可用性和可控性，成为解决信息安全问题的核心技术之一。
在实际应用中，公钥加密技术与专用密钥技术结合使用，以实现最佳性能。通常，使用公钥加密技术在通信双方之间传输专用密钥，然后使用专用密钥对实际传输的数据进行加密和解密。此外，公钥加密技术还用于对专用密钥进行加密。在众多公开密钥密码算法中，RSA算法因其在数字签名、数据完整性和可控性方面的应用而广受欢迎，被PGP（Pretty Good Privacy）加密系统等工具软件采用，显示出其强大的应用潜力。
(3)公钥加密算法扩展阅读
公开密钥密码体制是现代密码学的最重要的发明和进展。一般理解密码学(Cryptography)就是保护信息传递的机密性。
D. 常见的公钥密码算法有rsa算法
常见的公钥密码算法有rsa算法。常见的公钥加密算法有：RSA、ElGamal、背包算法、Rabin（RSA的特例）、迪菲－赫尔曼密钥交换协议中的公钥加密算法、椭圆曲线加密算法（EllipticCurveCryptography，ECC），DSA数字签名（又称公钥数字签名），将摘要信息用发送者的私钥加密，接收者用发送者的公钥才能解密被加密的摘要信息，也属于公开密钥加密算法。
E. 公钥加密常见的公钥加密算法有
在公钥加密的世界中，几种常见的算法为我们提供了安全的信息传输保障。首先，我们有RSA，由Rivest、Shamir和Adleman三位科学家的姓氏首字母命名，它是最广为人知的公开密钥加密算法，因其高效和安全性深受信赖。
接着是ElGamal算法，作为非对称加密的一种，它同样具有独特的加密机制，被广泛应用在数据加密和密钥交换中。不同于RSA，ElGamal在加密过程中涉及更多的步骤，但这也为它提供了额外的安全层。
背包算法和Rabin算法也值得一提，Rabin算法可以看作是RSA的一种简化版本，特别适用于轻量级的加密需求。而Diffie-Hellman (D-H) 密钥交换协议，虽然不是直接的加密算法，但它的公钥加密机制在保证安全通信中发挥着重要作用。
最后，我们有椭圆曲线加密算法（ECC），这是一种基于数学中椭圆曲线理论的加密方法，尤其在资源有限的设备上，由于其高效的计算性能，ECC展现出了强大的竞争力。
总的来说，这些公钥加密算法各具特色，RSA、ElGamal以及ECC凭借其独特的设计和广泛应用，构成了现代加密技术的重要组成部分。它们在保护数据隐私和网络通信安全方面发挥着至关重要的作用。
(5)公钥加密算法扩展阅读
中文名称：公钥加密