在12月22日舉行的迅雷鏈技術(shù)沙龍成都站上，迅雷鏈底層研發(fā)工程師張驍就區(qū)塊鏈安全問題和密碼學(xué)的關(guān)系做了主題分享。現(xiàn)場的開發(fā)者普遍對密碼學(xué)及信任體系的架構(gòu)表現(xiàn)出了濃厚的興趣。

張驍表示，區(qū)塊鏈之所以能夠解決人與人之間的信任問題，是因?yàn)樗牟豢纱鄹男?，而這種特性本質(zhì)上又是基于密碼學(xué)算法來實(shí)現(xiàn)的。因此密碼學(xué)在區(qū)塊鏈中的地位很關(guān)鍵，如果說區(qū)塊鏈?zhǔn)切湃蔚幕?，那么密碼學(xué)則是區(qū)塊鏈的基石。

密碼學(xué)核心技術(shù)特點(diǎn)

張驍首先解釋從密碼學(xué)的角度分析“安全”的含義，他將其總結(jié)為三個方面。

1.機(jī)密性。信息數(shù)據(jù)在傳輸?shù)臅r候，會進(jìn)行加密處理。如果信息被未獲授權(quán)或者不擁有相應(yīng)密鑰的人拿到，是無法讀取信息原文的，這就是信息的加密性。

2.完整性。即所傳輸?shù)男畔⒁ＷC是完整狀態(tài)，不能在中間被惡意篡改或者增添、刪除一些信息。比如一張欠條，其中的金額數(shù)字、歸還日期以及欠款人等關(guān)鍵信息，不能夠被涂改，否則就認(rèn)為是完整性遭到破壞，直接作廢，這就是最常見的一種對信息完整性的要求。

3.可用性。指相應(yīng)的密碼學(xué)的信息，在任何一個時間下都應(yīng)該可以被外界所用。如前文所述的欠條，它應(yīng)該保證在任何時候都能被拿出來、被展示出來，而不應(yīng)該遺失、損毀。這就是信息安全中的可用性，也是信息安全保護(hù)的重要范疇。

不可篡改是密碼學(xué)的本質(zhì)

張驍表示，區(qū)塊鏈的特點(diǎn)是因其能夠保證不可篡改，本質(zhì)上能夠在原本互相不信任的人群或者不信任的機(jī)構(gòu)之間，通過密碼學(xué)的算法來傳遞一種信任。

不可篡改的特性是通過3方面來實(shí)現(xiàn)的，分別是數(shù)字簽名、時間戳和集體維護(hù)。

數(shù)字簽名表達(dá)的是對信息的確權(quán)，保證了信息的完整性以及發(fā)送方的授權(quán)關(guān)系，發(fā)送方確認(rèn)信息是由他發(fā)送，接收方確認(rèn)消息來自相應(yīng)的發(fā)送方，并且沒有被篡改過，也沒有被惡意攻擊過。

時間戳是在區(qū)塊鏈的縱向保證數(shù)據(jù)的完整性，借助Hash鏈?zhǔn)降年P(guān)系來保證前后的信息沒有被篡改過。

集體維護(hù)保證數(shù)據(jù)可用性。區(qū)塊鏈?zhǔn)腔诜植际较到y(tǒng)，特點(diǎn)就是能夠更有效的提供對外服務(wù)，中心化系統(tǒng)一旦宕機(jī)就無法運(yùn)行，而分布式系統(tǒng)即便部分節(jié)點(diǎn)失效，其它節(jié)點(diǎn)一樣可以繼續(xù)提供服務(wù)。

區(qū)塊鏈中用到哪些密碼學(xué)技術(shù)？

在區(qū)塊鏈中使用的密碼學(xué)算法主要是Hash算法，它是指把一個任意長度的輸入，經(jīng)過此算法映射成有固定長度、且有一定隨機(jī)性輸出的方法。

它的安全性基于以下這三個基本的性質(zhì)。

1.單向性，單向性是指通過一個輸入X，通過哈希算法可以很容易地得到輸出結(jié)果Y，但是如果只擁有Y，則無法通過此算法找到原文X。

2.弱抗碰撞性，當(dāng)X通過算法得出結(jié)果Y時，如果能找到一個不等于X的數(shù)據(jù)X’它的輸出結(jié)果和X的結(jié)果同樣都等于Y，這就叫數(shù)據(jù)的抗弱碰撞性。弱抗碰撞性就是指很難找到這樣的本身不同、但輸出結(jié)果相同的數(shù)據(jù)。

3.強(qiáng)抗碰撞性，指通過任何手段都無法有效的找到一對不相等的數(shù)據(jù)X和X’，使其滿足兩個數(shù)據(jù)的哈希輸出結(jié)果都等于一個相同的值Y時，這樣的哈希算法就滿足強(qiáng)抗碰撞性。

區(qū)塊鏈中還利用到了基于Hash算法的默克爾樹，它主要是保證一定數(shù)量的數(shù)據(jù)的完整性不被攻破，可以輕易地驗(yàn)證出數(shù)據(jù)有沒有被篡改過。

數(shù)字簽名本身也可以視為一種密碼學(xué)算法的應(yīng)用，它是公鑰密碼學(xué)以及Hash算法的結(jié)合。消息發(fā)送方先將待簽名的原文通過哈希算法映射成一段哈希值，然后對這段哈希值使用簽名者的私鑰進(jìn)行簽名，最后把簽名和原文發(fā)送給相應(yīng)接收者。接收者通過簽名驗(yàn)證算法使用發(fā)送者的公鑰解出簽名消息的哈希值，然后對比原文的哈希值看是否匹配，如果匹配，則簽名有效，反之則可認(rèn)為簽名是偽造。

迅雷鏈中如何與密碼學(xué)的算法相結(jié)合？

首先是通過高性能，確保能夠高效地實(shí)現(xiàn)這些密碼學(xué)算法。

其次不同的開發(fā)者用戶對算法有不同的要求，為滿足這些需求，迅雷鏈將密碼學(xué)算法進(jìn)行了抽象處理，方便用戶在實(shí)際使用中，根據(jù)配置方式自由選擇需要使用的算法，由此可以幫助開發(fā)者和企業(yè)，把迅雷鏈應(yīng)用到更多的場景中。

張驍最后還展望了密碼學(xué)的發(fā)展前景，他指出同態(tài)密碼、零知識證明和量子密碼都是未來可能的重要發(fā)展方向，不過相關(guān)技術(shù)目前還處于非常早期的階段，離投入實(shí)際商用還有較遠(yuǎn)距離。但他相信，未來區(qū)塊鏈的發(fā)展與密碼學(xué)在安全領(lǐng)域上的提升是密不可分的，所以迅雷鏈也會緊密地去關(guān)注密碼學(xué)未來的發(fā)展。