区块链技术中的非对称密码学探索

对称密码学与非对称密码学

密码学系统目前分为两个主要研究领域：对称密码学和非对称密码学。对称密码学通常与对称加密同义，而非对称密码学包括两个主要用例：非对称加密和数字签名。

对称密钥密码学专注于对称加密，而非对称密码学 (公钥密码学) 包括非对称加密和数字签名。本文将重点讨论对称和非对称加密算法。

对称密码学与非对称密码学的主要区别

这两种加密算法的根本区别在于，对称算法使用一个密钥，而非对称密码学使用两个不同但相关的密钥。这一简单描述清楚地解释了这两种密码技术在功能和使用上的区别。

理解密码学密钥

在密码学中，加密算法生成一个多位字符密钥，用于加密和解密信息。这些密钥的使用方式也说明了对称密码学和非对称密码学之间的区别。

对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密，而非对称加密算法则使用一个密钥加密数据，另一个密钥解密数据。在非对称密码学系统中，加密密钥(公钥)可以与他人共享，而解密密钥(私钥)必须保密。

例如，如果爱丽丝用对称算法向鲍勃发送加密消息，她需要与鲍勃共享加密密钥以进行解密，这会面临被恶意代理拦截的风险。然而，使用非对称加密时，爱丽丝会使用鲍勃的公钥来加密消息，鲍勃随后可以使用他的私钥进行解密。这提供了更高的安全性，因为仅仅拦截公钥并不能实现解密。

密钥长度比较

另一个功能上的区别涉及密钥长度，以比特为单位，直接与安全级别相关。对称密码学通常使用128或256位密钥，而非对称密码学则需要2048位或更长的密钥。在对称密码学中，密钥是随机选择的，但在非对称密码学中，公钥和私钥之间存在数学关系。为了防止利用这种模式，非对称密钥需要更长的长度以提供等效的安全性。

优势与劣势

对称加密算法运行速度更快，所需计算资源更少，但面临密钥分发的挑战。非对称密码学解决了密钥分发问题，但由于密钥长度较长，运行速度较慢且需要更多的计算资源。虽然对称加密提供速度优势，但非对称加密提供更优越的安全性。

密码学的形式

对称加密，如高级加密标准(AES)，由于其计算速度快，在现代计算机系统中被广泛使用，取代了较老的数据加密标准(DES)。非对称加密在需要多个用户同时进行加密和解密的系统中表现良好，加密电子邮件就是一个常见的应用。

许多应用结合了两种方法，形成混合加密系统。传输层安全(TLS)加密协议(取代了现在不安全的安全套接层)，例证了这种混合方法，提供了安全的互联网通信，并被主要网页浏览器广泛使用。

密码学在加密货币中的应用

加密货币中的加密技术为用户提供了增强的安全性，例如密码学加密wallet访问文件。尽管比特币和其他加密货币使用公钥和私钥，但它们不一定采用非对称加密算法。虽然它们使用非对称密码学(公钥密码学)，但并非所有数字签名系统都需要加密。比特币的数字签名算法(ECDSA)不使用加密，这表明可以在不加密的情况下对消息进行数字签名。