一、密码学发展简史
- 古典密码学
- 示例:凯撒密码、藏头诗等。
- 特点:简单但容易破解,依赖“保密算法”。
- 近代密码学
- 使用密码本等工具,属于对称加密(单密钥加解密)。
- 现代密码学
- 采用非对称加密(公钥密码体系)。
- 应用广泛于数字签名、区块链等。
二、对称加密 vs 非对称加密
1. 名词解释
- 对称加密:使用同一个密钥进行加密和解密。
- 非对称加密:使用一对密钥(公钥 & 私钥)。
2. 常见对称加密算法
算法 | 安全性与性能 |
---|---|
DES | 已破解,不推荐使用 |
3DES | 安全性提升,但效率低 |
AES | 安全高效,广泛用于 Web2 和 Web3 |
3. 常见非对称加密算法
算法类型 | 具体算法 | 应用场景 |
---|---|---|
RSA | RSA | HTTPS、证书、老式加密协议 |
ECC | ECDSA | Bitcoin、Ethereum |
ECC | Ed25519 | Solana、Polkadot |
其他 | PGP | 邮件加密、身份认证 |
三、单向哈希函数(Hash Function)
- 定义:将任意长度输入映射为固定长度输出,且无法反推。
- 特性:不可逆、抗碰撞、高效计算。
1. 应用场景
- 钱包地址生成(如:以太坊地址 = Keccak256(pubkey)[12:])
- 交易摘要(Message Hash)
2. 常见哈希算法
算法 | 安全性 | 用途 |
---|---|---|
MD5、SHA-1 | 弱,已破解 | 已弃用 |
SHA-256、RIPEMD160 | 强 | Bitcoin |
Keccak-256 (SHA-3) | 强 | Ethereum |
Blake2/2b | 高效 | Zcash、IPFS 等 |
Poseidon | 零知识专用 | zk-SNARK/STARK |
四、门限共享(Threshold Secret Sharing)
- 定义:将一个密钥分为
n
份,只需k
份即可恢复原始秘密。 - 典型算法:Shamir’s Secret Sharing(SSS)
- 应用场景:密钥备份、多签钱包等。
五、多方安全计算(MPC)
- 定义:多个参与者在不暴露私密数据的情况下,共同完成加密运算。
- 典型用途:去中心化托管钱包、机构级密钥管理。
Zengo 钱包示例:
算法 | 密钥生成轮数 | 签名轮数 |
---|---|---|
GG18 | 5 | 9 |
GG20 | 5 | 7 |
六、BLS 签名(Boneh–Lynn–Shacham)
- 定义:支持签名聚合,适合高并发验证。
- 应用:
- ETH 2.0 验证人签名(信标链)
- 数据可用性层(EIP-4844, EigenDA, Celestia)
七、Schnorr 签名
- 优势:
- 签名短,占用链上空间小
- 支持批量签名、聚合签名
- 高安全性,防范非线性攻击
- 应用场景:Bitcoin Taproot 升级后引入,提升多签隐私性。
八、小结对比表
加密技术 | 类型 | 应用场景 | 安全性 |
---|---|---|---|
AES | 对称加密 | 数据加密 | 高 |
ECDSA/EdDSA | 非对称加密 | 钱包地址、签名 | 非常高 |
SHA-256/Keccak | 单向哈希 | 地址生成、交易签名 | 非常高 |
Shamir SSS | 门限共享 | 密钥分片 | 高 |
GG18/GG20 | MPC | 密钥托管 | 非常高 |
BLS | 聚合签名 | ETH2.0、DA 层 | 较高 |
Schnorr | 多签签名 | Bitcoin Taproot | 非常高 |
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