◇區塊鏈的加密技術

1．哈希函數

哈希函數不是指某種特定的函數，而是一類函數，有多種實現方式。

（1）定義。百度百科給出的定義是：“Hash，一般翻譯作‘散列’，也有直接音譯為‘哈希’的，就是把任意長度的輸入，通過散列算法，變換成固定長度的輸出，該輸出就是散列值。”

維基百科則直接將哈希函數的詞條定義到散列函數中：“散列函數（Hash Function）又稱散列算法、哈希函數，是一種從任何一種數據中創建小的數字‘指紋’的方法。該函數將數據打亂混合，重新創建一個叫作散列值的指紋。散列值通常由一個較短的隨機字母和數字組成的字符串來代表。”

百度百科與維基百科都提到了一個概念：哈希函數（散列函數）能夠將任意長度的輸入值轉變成固定長度的輸出值，該值稱為散列值，輸出值通常為字母與數字的組合。

（2）性質。所有的散列函數都有這樣一個基本特性：如果兩個散列值是不相同的（根據同一函數），那么這兩個散列值的原始輸入也是不相同的。該特性是散列函數具有確定性的結果。但是，散列函數的輸入和輸出不是一一對應的，如果兩個散列值相同，兩個輸入值很可能也是相同的，但不能肯定二者一定相同。輸入一些數據，計算出散列值，然后部分改變輸入值，一個具有強混淆特性的散列函數就會產生完全不同的散列值。

典型的散列函數都有無限定義域，比如，任意長度的字節字符串和有限的值域；固定長度的比特串。在某些情況下，散列函數可以設計成具有相同大小的定義域和值域間的一一對應。

（3）常用的Hash函數包括如下幾種：

①數字分析法。對一組數據進行分析，比如，一組員工的出生年月日，如果出生年月日的前幾位數字大體相同，出現沖突的概率就會很大；如果年月日的后幾位表示月份和具體日期的數字差別很大，用后面的數字來構成散列地址，沖突的概率就會明顯降低。因此，所謂數字分析法就是找出數字規律，盡可能地利用這些數據來構造沖突概率較低的散列地址。

②直接尋址法。取關鍵字或關鍵字的某個線性函數值為散列地址，即H(key)=key或H(key)=a·key+b，其中a和b為常數。這種散列函數，叫自身函數。

③折疊法。首先，將關鍵字分割成位數相同的幾部分，最后一部分位數可以不同；然后，取幾部分的疊加和(去除進位)作為散列地址。

④隨機數法。選擇一個隨機函數，取關鍵字作為隨機函數的種子，生成隨機值，作為散列地址。通常，用于關鍵字長度不同的場合。

⑤平方取中法。簡而言之，就是取關鍵字平方后的中間幾位作為散列地址。

2．非對稱加密

（1）該法是一種密鑰的保密方法。非對稱加密算法需要兩個密鑰：公鑰和私鑰。公鑰與私鑰是一對，如果用公鑰對數據進行加密，只有用對應的私鑰才能解密。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種算法叫作非對稱加密算法。

非對稱加密算法實現機密信息交換的基本過程是：甲方生成一對密鑰并將公鑰公開，向甲方發送信息的其他角色(乙方)使用該密鑰(甲方的公鑰)對機密信息進行加密，再發送給甲方；甲方用自己私鑰對加密后的信息進行解密。甲方想要回復乙方時，過程正好相反。

非對稱加密，算法強度復雜，安全性依賴于算法與密鑰。可是，由于算法復雜，使得加密、解密速度比對稱加密、解密速度慢一些。

與對稱加密算法相比，非對稱加密的安全性更好，對稱加密的通信雙方使用相同的密鑰，如果一方的密鑰遭泄露，那么整個通信就會被破解。而非對稱加密使用一對密鑰，一個用來加密，一個用來解密，且公鑰是公開的，密鑰是自己保存的，不需要像對稱加密那樣在通信之前要先同步密鑰。

（2）非對稱加密工作原理。下面是非對稱加密的工作原理：

①在傳輸過程中，即使攻擊者截獲了傳輸密文，并得到了乙方的公鑰，也無法破解密文，因為只有乙方的私鑰才能解密密文。同樣，如果乙方要回復加密信息給甲方，就需要甲方先給乙方公布甲方的公鑰用于加密，甲方自己保存自己的私鑰用于解密。

②乙方用自己保存的另一把專用密鑰（私鑰）對加密后的信息進行解密。乙方只能用其專用密鑰（私鑰）解密由對應的公鑰加密后的信息。

③甲方得到該公鑰，使用該密鑰對機密信息進行加密，再發送給乙方。

④乙方生成一對密鑰（公鑰和私鑰），將公鑰向其他方公開。

（3）非對稱加密方法。公鑰私鑰的使用原則如下：

①用其中一個密鑰能解密數據，則該數據必然是對應的那個密鑰進行的加密。

②在密鑰對中，能讓大家都知道的是公鑰；不告訴大家、只有自己知道的，是私鑰。

③用一個密鑰加密數據，只有對應的密鑰才可以解密。

④每一個公鑰對應一個私鑰。