区块链安全基础：密码学与哈希算法在区块链技术中的应用与实践-全球领先多链钱包

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哈希算法在区块链领域具有很大的价值。它能将各个区块连接起来，确保区块的完整性，就如同一条线把无数的珠子串联起来一样。这其中涉及到很多的密码学奥秘，让人感到好奇。

哈希算法基础特性

哈希算法的单向性具有重要意义。输入能够得到输出，然而输出却难以算出输入，就如同进行黑箱操作一般。在某一加密场景中，人们仅仅能够按照既定规则进行输入，从而产生结果，却无法逆向推导出原始数据。此外，哈希的输出具有固定长度，这就会引发碰撞问题，就好像在狭窄的道路上，很多人必然会发生碰撞一样，不同的输入有可能得到相同的输出，这是算法所存在的局限性。

哈希算法的特性决定了它的使用场景。在进行文件校验时，一定不会产生严重的碰撞后果；而在高保密的场景中，却会非常危险。这充分表明不同的特性会对其适用性产生影响。

MD5和SHA1算法

MD5 算法曾被广泛应用，SHA1 算法也曾被广泛应用。它们的原理较为相近，区别在于输出的长度不同。例如，在对一个文件进行加密时，MD5 算法输出的是 128 比特，而 SHA1 算法输出的是 160 比特。MD5 算法通过 Merkle - Damgard 构造法，将数据压缩成 128 比特的摘要。它先对数据进行填充，然后再分组进行计算，整个过程非常严谨。

然而，目前 MD5 和 SHA1 的安全性大幅下降。曾经有许多系统都使用过它们，例如某些早期的文件安全验证系统。但是，随着破解难度的降低，现在它们已经不适合在需要高度保密的环节中使用了，基本上只在普通文件校验中使用，比如个人电脑对自身文件进行校验时可能会使用 MD5。

比特币中的SHA256算法

比特币最初将 SHA256 算法选定为运算的核心。在当时，这一算法被公认为是最为安全和先进的。就如同要寻找一个强力的保护罩一样，这个算法是最为合适的。除了在比特币地址生成的某个环节使用 RIPEMD160 算法之外，其他的哈希操作都采用 SHA256 或者双重 SHA256。例如在计算区块 ID 等重要环节中就是如此。

以太坊系统中，SHA256 是工作量证明算法的基础部分。在比特币和以太坊的体系当中构建安全体系时，SHA256 承担着非常重要且不可或缺的任务，它就好像是大楼的基石一样，对整个体系的安全运转起着支撑作用。

对称加密的过往问题

传统密码学的对称加密在早期存在不少问题。对称加密虽然具有算法公开等优势，然而密钥分发曾经是一个很大的难题。例如在军事通讯的场景中，如果密钥分发出了差错或者被泄露，就会引发重大的安全事故。之前在很多保密通讯的场景里，人们都在努力解决这个问题。

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军事领域在应用对称加密时害怕密钥分发环节。商业领域在应用对称加密时也害怕密钥分发环节。因为密钥分发环节非常重要，一旦在这个环节出错，整个保密系统就会如同无根之木，失去根基。所以，很多保密通讯系统都在寻求更安全的保密方式。

椭圆曲线算法在区块链

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比特币的签名算法使用 ECDSA 家族的 Secp256k1 椭圆曲线参数。以太坊的签名算法也使用 ECDSA 家族的 Secp256k1 椭圆曲线参数。这两个椭圆曲线算法存在各自的特点。例如在安全性能方面，二者有差异；在运算速度方面，二者有差异；在资源消耗方面，二者也有差异。这些差异直接影响到算法的应用场景。

在一些大型的区块链业务场景当中，运算速度和安全性能是需要进行权衡的。就像在一天有百万级交易的场景里，一方面要保障安全，另一方面也要让交易能够快速得到处理，在这种情况下，椭圆曲线算法的选择就显得特别重要。

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