区块链密码学

EKT的中心思想是设计一个社区机制，让开发者可以轻松开发一条可以承载DAPP的主链，剩下的交给EKT。 EKT的“一链一主币、多链多共识”机制为后续区块链项目的开发提供了极大的便利，可用于区块链任何适用的应用场景。 EKT提供了一套区块链底层机制，其他区块链项目可以基于EKT的主链代码轻松部署自己的主链。 写在EKT上的区块链项目不需要太担心安全问题，因为每个接口都非常简单，部署运行在很多平行的主链上。 在部署主链时，可以灵活发行自己主链的代币，选择共识算法。 新部署的主链也可以加入EKT通用积分的整个生态，共享EKT生态的用户资源，代币也可以与EKT主币和其他主链的代币进行兑换流通。

前言：谈区块链离不开密码学。 总的来说，区块链技术是利用区块链数据结构来验证和存储数据，利用分布式节点公式算法来生成和更新数据，利用密码学保证数据传输和访问的安全，利用自动化脚本来构建一种新的分布式基础设施和计算通过由代码组成的智能合约来编程和操​​作数据的范例。 区块链的核心是将数据块按时间顺序依次连接起来的链式数据结构，以及密码学保证的不可篡改、不可伪造的分布式账本。 我们总结一下，可以发现区块链有四大核心技术不可或缺，即分布式存储、共识机制、密码学原理和智能合约。 今天我们主要从密码学的角度来聊一聊区块链的由来。

密码学是一门古老的学科，有着悠久而迷人的历史。 它用于保护军事和外交信件的用途可以追溯到数千年前，当时文字刚刚被发明。 几千年来，密码学一直在不断进步。 随着当今信息时代的飞速发展，密码学的作用越来越重要。 它不局限于军事、政治和外交用​​途，而是与人们的生活息息相关：如果人们在网上购物、与商家沟通、使用信用卡等，都需要密码学知识来保护人们的个人信息和隐私当然，对于我们关注的区块链技术来说，密码学作为其基石而存在。

凯撒是第一个将替代密码用于军事用途并记录下来的人。 在庆祝他的功绩的 Gala Gaul 中，凯撒描述了向被围困并处于投降边缘的西塞罗发送密信。 恺撒非常喜欢使用密文，后世的《恺撒传》详细记载了恺撒使用的一种密文。 而且这种加密方式沿用至今。

凯撒密码的表示方法是：将每个字母替换为字母表中该字母后三位数字的字母。 它是一种替代加密技术。 明文中的所有字母都向后（或向前）偏移字母表上的固定数字，然后用密文替换。 例如，当偏移量为 3 时，所有字母 A 将替换为 D，B 替换为 E，依此类推。 即字母A换成字母D，字母B换成字母E。比如Abroad，当Caesar用密文写了一封信，换成了Deurdg。 这样就得到了敌人无法理解的密文。

如果有这样的命令：

返回罗马

用凯撒密码加密后，它变成：

UHWXUQ WR 乌尔夫

如果这条指令被敌人截获，也不会泄露出去，因为话里没有任何意思。

现在看来，这种加密方式可能有些幼稚，但作为历史上记载的最早使用加密密钥的案例：加密密钥由发送方和接收方共享，标志着现代密码学的起源。 可以说，从凯撒密码到20世纪发明公钥之前的几千年，密码学的原理都是一样的。 比特币和区块链的加密方式与凯撒密码的原理不同，即公钥较多。 时至今日，我们在看很多谍战片的时候，会发现很多特工、特务仍然使用这种方式来传递信息。

这里有几个术语值得特别提及。 密码学家通常将用于书写原始信息的字母表，即普通字母表称为明码表； 用来代替明码字母的称为密码表。 这就是密码一词的由来。 再往后移三位，这个“三”就叫做密钥。 当然，学过数学的人都明白，这里有26个字母。 只需按顺序移动它们，每个字母就有 25 个不同的选择，即 25 个键。 太多了。 算法是通过各种尝试破译代码的过程。

可以想象，公元前100年左右，相当于中国的西汉时期，破译凯撒密码的可能性几乎为零。 在密码学中，凯撒密码是最简单和最著名的加密技术之一。 凯撒密码也用于现代 ROT13 系统。 但与所有使用字母替换的加密技术一样，凯撒密码非常容易破解，在实际应用中无法保证通信安全。

最早的经典密码体制主要有单表代换密码体制和多表代换密码体制。 作为古典密码学中的两个重要制度，在古代历史上曾广泛应用于世界各个地区。 凯撒密码是一种典型的单表代换密码。

单表代换密码一千年以来一直被认为是牢不可破的，因为密钥数量巨大，无法用手计算。 然而随着社会的发展和科技的进步，来自东方的阿拉伯人找到了更新的技术，找到了破解这个被认为无解的密码的捷径。 、统计学家和宗教学家共同完成了这三项。

这也间接得益于中国造纸术的发明，以及伊斯兰文明的迅速传播。 因为书籍的需求量猛增，需要有人来校对，而最适合这份工作的自然是神学家。 在校对的同时，他们也在统计《穆罕默德启示录》中单词的使用频率。 如果这个启示录中有新词，那么它出现的年份一定在以后，依此类推。 在梳理的过程中，他们还发现有些字母比其他字母出现的频率更高。

学过英语的我们都知道，字母e是最常见的，其次是字母t和a。 如果按照凯撒密码加密，一个密码字母对应一个明码字母，那么密码字母中出现次数最多的字母应该对应明码字母E，以此类推，很容易排除一个大量密钥，以便快速找到正确的解密方法。 无法考证是谁将字母频率与破译密码联系起来的，但可以肯定的是，阿拉伯人在公元九世纪就已经非常擅长破译凯撒密码。

从公元7世纪到12世纪，阿拉伯人建立了灿烂的文明。 相比之下以太坊公开密钥，当时的欧洲还是一个蒙昧、落后、贫穷的地方。 伊斯兰文明的繁荣不仅带来了艺术、科学等文化的繁荣，而且社会的统治和管理也非常有序和高效。 当时的管理者不仅对关键政务进行了加密，在记税时也使用了密码学。 他们还在讨论《部长手册》等管理文件中密码学相关的技术问题。 也正是因为巨大的需求和科技的进步，阿拉伯人终于有机会破译了替代密码这个千年难题。

单表代换的破译很简单，因为在单表代换下，除了字母名称的变化外，字母出现频率、字母重复模式、字母组合等统计特征没有改变。 依靠这些不变的统计特征，单表代换就可以破译了。 与单表代换相比，多表代换密码的破译难度要大得多。

多表替换是佛罗伦萨建筑师阿尔贝蒂在 1467 年左右发明的。 多表代换密码又分为非周期性多表代换密码和周期性多表代换密码。 在多表替换密码中，使用多个字母作为密码。 为了加快加密或解密的速度，通常将所有的字母写在一个表格上，密码学中称为tableau。 这种表格通常是26×26，因为这样26个英文字母都可以写下来。 填表和选择下次使用的字母的方法是不同的多字母替换密码之间的定义。 多字母替换密码比单字母替换密码更难破解，因为替换的可能性很多，密文需要更长。

其中最著名的是贝拉佐于1585年推出的弗吉尼亚密码，直到1863年仍未破译，法国人称之为“牢不可破的密码”（法语：le chiffre indéchiffrable）。 这种密码被误认为是布赖斯·德弗吉尼亚创造的，因此被称为弗吉尼亚密码。

在弗吉尼亚密码中，只需要在表的第一行直接填入26个字母，然后每一行的字母都向左移动一个空格。 （这称为表遍历，从数学上讲，每列都等于 26。）要使用此密码，您需要使用关键字作为密钥。 每次用完关键字都会重复一遍。 假设关键字是“CAT”，明文的第一个字用“C”加密，第二个字用“A”加密，第三个字用“T”加密，再回到C加密，重复所有时间。 然后根据右边的密码表进行加密。 例如，当BALL使用CAT作为关键字时，它会被加密为DAEN。 可见即使是同一个“L”也会被加密成另一个字母。 实际上，弗吉尼亚密码中的关键字很长。

非周期性多表替换密码，对每个明文字母使用不同的替换表（或密钥），称为一次性一密密码，只要加密表足够长，这是理论上唯一牢不可破的密码。 这种密码可以完全隐藏明文的特征，但由于所需的密钥数量与明文消息的长度相同，因此难以广泛应用。

为了减少密钥数量，实际应用中常采用周期性多表代换密码。 16世纪使用了各种多表自动密钥密码，最著名的是法国人B. de Vigtnère的维吉尼亚密码系统。 著名的多表替换密码包括 Vigenère、Beaufort、Running-Key、Vernam 和转子机。 单表代换和多表代换密码的纯密文分析是可行的。 单表代换和多表代换密码都是以单个字母作为代换对象，每次代换多个字母就是多字母代换密码。 1854年前后，L.Playfair在英国推广了由英国科学家C.Wheatstone发明的Playfair密码。 它是英国人在第一次世界大战中使用的第一个多字母替换密码。多字母替换的优点是容易隐藏甚至抹平字母的自然频率，有利于抵抗统计分析. 这类密码主要包括Playfair密码、Hill密码等。

到 1920 年代，发明了各种机械加密设备来自动处理加密。 大多数都是基于跑轮的概念。 1918年，美国人EH Hebern创造了第一台旋转式机器，它是在早期的打字机的基础上，通过有线连接进行改造，产生单一字母的替代品，输出是通过原始的点亮指令。 最著名的轮式装置是Enigma，它是由德国人Scherbius发明制造的。 它在二战中被德国人使用。 然而，它在第二次世界大战期间被破译了。

现代密码学研究的是信息从信息源到接收者的安全传输和安全存储，是一门研究“知己知彼”的科学。 其核心是密码学和密码分析。 前者致力于建立难以被敌人或对手破解的安全密码系统，即“知己”； 后者力求破译敌人或对手现有的密码系统，即“知敌”。 人类记录的通信代码始于公元前 400 年。 古希腊人是置换密码的发明者。 1881年，世界上第一个电话保密专利出现。 电报和无线电的发明使密码学成为通信领域无法回避的研究课题。

二战初期，德国军方使用的是“Enigma”密码机。 多年来，盟军对德军加密的信息无能为力。 “Enigma”密码机似乎牢不可破。 然而，经过盟军密码专家的不懈努力，“恩尼格玛”密码机被破解，盟军掌握了德军的诸多机密，而德军却一无所知。

太平洋战争期间，美军破译了日本海军的密码机，理解了日本舰队司令山本五十六向各位指挥官下达的命令，并在中途岛彻底击溃了日本海军，导致了一场决定性的战争。太平洋战争的转折点。 不久之后，山本五十六被杀。 相反，在轴心国中，只有德国在二战初期的密码破译方面有着辉煌的战绩。 因此，可以说密码学在战争中起着非常重要的作用。

编码密码学主要致力于信息加密、信息认证、数字签名和密钥管理等方面的研究。 信息加密的目的是将可读信息转化为不可识别的内容，使截获信息的人无法阅读，同时信息的接收方可以验证接收到的信息是否被篡改或替换。敌人; 数字签名是信息。 收件人可以确定收到的消息是否确实来自预定的发件人； 密钥管理是消息加密中最难的部分，因为消息加密的安全性在于密钥。 从历史上看，各国的军事情报机构在猎取他国密钥管理方法方面比破译加密算法更为成功。

密码分析不同于编码方法。 它不依赖数理逻辑的不变真理，而必须依赖客观世界感知到的经验和事实。 因此，密码分析需要发挥人们的聪明才智，更具挑战性。

现代密码学是一门快速发展的应用科学。 随着互联网的迅速普及，人们依靠它来传递大量的信息，但是这些信息在网络上的传递是公开的。 因此，涉及个人兴趣的信息必须经过加密后才能在网上传输，这将离不开现代加密技术。

1976年，Diffie和Hellman在《密码学新方向》中提出著名的DH密钥交换协议以太坊公开密钥，标志着公钥密码体制的出现。 Diffie 和Hellman 首次提出了不基于秘密通道的密钥分发，这也是DH 协议的重要意义所在。

PKI（Public Key Infrastructure）是一种通用的安全基础设施，它使用公钥概念和技术来实现和提供安全服务。 PKI公钥基础设施的主要任务是为开放环境下的开放企业提供数字签名服务。

自 1960 年代和 70 年代以来计算机和通信系统的普及推动了个人对数字信息保护和各种安全服务的需求。 IBM 的 Feistel 的工作始于 70 年代初期，并于 1977 年达到顶峰：他的研究成果被采用为美国联邦信息处理标准，用于加密非机密信息，即数据加密标准 DES，是历史上最著名的密码系统。

1977年，美国国家标准局宣布实施“美国数据加密标准（DES）”。 军事部门对密码学的垄断被打破，民间力量开始全面介入密码学的研究和应用。 民用加密产品已在市场上大量销售，使用的加密算法有DES、IDEA、RSA等。

DES仍然是世界上许多金融机构进行安全电子商务的标准方法，是迄今为止世界上使用最广泛、最流行的分组密码算法。 但是随着计算机硬件的发展和计算能力的提高，DES已经不再安全。 1997 年 7 月 22 日，电子前沿基金会 (EFF) 使用一台价值 250,000 美元的计算机在 56 小时内破译了 56 位 DES。 1998年12月，美国决定不使用DES。 美国国家标准与技术研究院 (NIST) 现已启用新的加密标准 AES，该标准使用比利时的研究成果“Rijndael”。 上述两个阶段所使用的加密系统称为对称加密系统，因为在这些系统中，加密密钥和解密密钥是相同的，进入密码学发展的第三阶段，出现了非对称加密。 密码系统 - 公钥密码系统。

现有的密码系统有数以万计，而且各不相同。 但它们都可以分为私钥密码体制（如DES密码体制）和公钥密码体制（如公钥密码体制）。 前者的加密过程与解密过程相同，使用的密钥也相同； 在后者中，每个用户都有一个公钥。