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区块链技术原理 比特币白皮书详细描述了如何创建一套去中心化的电子交易体系。这种交易体系不需要基于交易双方相互信任的基础之上或者基于可资信赖的第三方信用机构，首次通过技术手段实现了交易主体间共识机制的建立，它基于密码学原理而不是基于信用，使得任何达成一致的双方直接支付，而不需要第三方中介的参与。 人们从中提取了这种电子交易体系的技术架构，称之为区块链技术，并不断发展。

蚂蚁金服住房公积金项目 2018年10月17日，蚂蚁金服区块链携手华信永道打造“联合失信惩戒及缴存证明云平台”，海南省将率先借平台实现公积金黑名单及缴存证明的跨中心跨地域共享，这也是住房公积金行业第一次采用区块连技术。 比如，公积金缴在海口市的小王要到三亚贷款买房，那么在引入区块链技术之前，小王要先到海口市公积金管理中心申请打印缴存证明，拿到三亚申请办理，两地几趟跑腿避免不了，三

1.区块链简介 区块链技术是构建比特币区块链网络与交易信息加密传输的基础技术。它基于密码学原理而不基于信用，使得任何达成一致的双方直接支付，从而不需要第三方中介的参与。 互联网上的贸易，几乎都需要借助可资信赖的第三方信用机构来处理电子支付信息。这类系统仍然内生性地受制于“基于信用的模式”。 背景 *

1.1 区块链与密码学  区块链就是用信息安全的技术保障区块链网络、区块 链数据的安全。  为了保证存储于区块链中的信息的安全与完整，区块 及区块链的定义和构造中使用了包含哈希函数和椭圆 曲线公钥密码技术在内的大量现代密码学技术。  同时这些密码学技术也被应用于设计基于工作量证明 的共识算法并识别用户。  区块链代表了密码学与安全领域数十年来研究与突破 的高潮！来源于信息安全、反哺信息安全

1.1 区块链与密码学－密码学家的工具箱 一个人，一口箱子。 一个沉默平凡的人，提着一口陈旧平凡的箱子，在满 天夕阳下，默然地走入了长安古城。 ——古龙《英雄无泪》

1.2 Hash函数－哈希函数表示  对不同长度的输入消息，产生固定长度的输出。这 个固定长度的输出称为原输入消息的“散列值”或 “消息摘要(Message Digest)”或“数字指纹”。  公式表示形式： h=H（M）  M：任意长度的消息  H：哈希（Hash）函数或杂凑函数或散列函数  h：固定长度的哈希值

1.2 Hash函数－哈希函数的用途  HashCalc 是一 款完全免费的文 件“指纹”校验 机,通过识别文 件其“数字指 纹”，可以判断 它们是否为同一 文件，是否被 修改过（完整性）

1.2 Hash函数－哈希函数的核心技术  设计无碰撞的压缩函数f，而敌手对算法的攻击重 点是f的内部结构，由于f由若干轮处理过程组成， 所以对f的攻击需通过对各轮之间的位模式的分析 来进行，分析时要先找出f的碰撞。  由于f是压缩函数，碰撞是不可避免的。因此，在 设计f时就应保证找出其碰撞在计算上是不可行的。  两个重要的迭代型散列函数：MD5、SHA-1。  Hash函数将输入消息分为

1.2 Hash函数－哈希函数简介  Hash函数，也称散列函数，杂凑函数等，是一种单 向密码体制，即它是一个从明文到密文的不可逆映 射，即只有加密过程，不存在解密过程。  同时，Hash函数可以将“任意”长度的输入经过变 换以后得到固定长度的的输出。  Hash函数的这种单向特征和输出数据的长度固定的 特征使得它可以生成消息或其他数据块的“数字指 纹”（也称消息摘要或散列值）。

1.2 Hash函数－消息认证  信息安全一般要考虑两个方面：一方面，加密保护传 送的信息，使其可以抵抗被动攻击（如窃听）；另一 方面，就是要能防止对手对系统进行主动攻击（如伪 造、篡改等）。认证是对抗主动攻击的主要方法，对 开放的网络中的各种信息系统的安全性起重要作用。 认证分为实体认证和消息认证。消息认证的目的：  验证消息的来源是真实的，而不是伪造的，此为 消息源认证  验证消息的完整

1.2 Hash函数－消息认证－消息认证码  消息认证码（MAC,Messages Authentication Codes）,是与密钥相关的单项散列函数，也 称为消息鉴别码或是消息校验和。  此时需要通信双方A和B共享一密钥K。设A欲 发送给B的消息是M，A首先计算MAC=Ck(M)，其 中Ck是密钥控制的公开函数（如哈希函数）， 然后向B发送M||MAC,B收到后做与A相同的计 算，求得一

1.2 Hash函数－小结  Hash函数是密码学的一个重要分支，它是一 种将任意长度的输入变换为固定长度输出的 不可逆的单向密码体制。  MD5算法的输入是最大长度小于264bit的消息， 输出为128bit的消息摘要，以512bit分组。  SHA-1对任意长度的消息生成160bit的消息摘 要，是数字签名标准中要求使用的算法。  消息认证一是验证信息来源的真实性，另一 个是验证消息的

1.3 公钥密码体制－回顾  保密通信进入计算机网络时代，传统密码体制逐渐 暴露其固有的弱点，当时主要体现在密钥管理。  1976年Diffie和Hellman在<<密码学的新方向>>中 首次提出了非对称密码算法的思想。  1978年后Rivest、Shamir和Adleman提出的RSA算法 体现了公钥算法思想，并具有实用性。  公钥密码体制是现代密码学的一个标志，到目前为 止，是密码学

1.3 公钥密码体制－引言  在公钥密码体制以前的整个密码学史中，所有的密 码算法，包括原始手工计算的、由机械设备实现的 以及由计算机实现的，都是基于代换和置换这两个 基本方法，建立在位（字符）方式的操作上。  而公钥密码体制则为密码学的发展提供了新的理论 和技术基础，一方面公钥密码算法是建立在数学函 数基础上的，而不是建立在位（字符）方式操作上 的；另一方面公钥密码算法是以非对称的形式使用

1.3 公钥密码体制－公钥密码体制的提出  密钥分发：对称密码算法，加密者指定一个（种子） 密钥后，必须得想方设法把密钥分发给解密者，同 时确保密钥不泄露。如何解决呢？  密钥管理：在有多个用户的网络中，任何两个用户 之间都需要有共享的秘密密钥，当网络中的用户n 很大时，需要管理的密钥数目是 n *（n-1）/2。  无签名功能：当主体A收到主体B的电子文挡（电子 数据）时，无法向第三方证明

1.3 公钥密码体制－公钥密码体制的原理  邮箱的例子  任何人可以向邮箱投举报信  用户(审计人员)才能打开邮箱，读信的内容

1.3 公钥密码体制－公钥密码体制的分类  目前应用最广的公钥密码体制主要有3个：  基于大整数因子分解问题的RSA算法  基于有限域乘法群上离散对数问题的ElGamal算法  基于椭圆曲线上离散对数问题的ECC算法

1.3 公钥密码体制－公钥密码体制的基本概念  公钥密码体制的发展历史  1976年Diffie和Hellman在《密码学的新方向》中 首次公开提出了非对称密码算法的思想，但是没 有实现加密方案，只给出了一个密钥协商协议  1978年Rivest,Shamir和Adleman提出RSA算法  1984年Shamir提出基于身份的密码体制，没有实 现加密体制，只给出了基于身份的数字签名算法

7.1 公钥密码体制概述－公钥密码体制概述  需要思考的几个问题：  公钥和私钥是如何生成的，它们之间有着怎样的 关系  安全的密钥长度是多少  公钥密码体制的安全性依赖的数学难题是什么  如何实现公钥加密，私钥解密，反之亦然（数字 签名）  现在这种公钥密码体制的安全分析

1.3 公钥密码体制－RSA公钥密码－概述  RSA公钥算法是由Rivest,Shamir和Adleman在 1978年提出来的。可用于加密和数字签名。  RSA算法的数学基础是的Euler（欧拉)定理， 并建立在大整数因子分解的数学难题之上  即：将两个大素数相乘十分容易，但要对其 乘积进行因式分解却极其困难  欧拉定理（Euler）：若整数a与整数n互素， 则aφ(n)≡1(mod n

1.3 公钥密码体制－RSA密钥对生成  ① 选两个安全的大素数p和q  ② 计算n=p×q，φ(n)=(p-1)(q-1)  ③ 随机选取整数 e，满足 1<e<φ(n)，且 gcd(φ(n),e)=1  ④ 计算d，满足d·e≡1 modφ(n)，d是e在 模φ(n)下的乘法逆元，即d≡e-1modφ(n)  ⑤ (e,n)为公钥，应该公开； d为私钥； p和q不再需要，可销毁，但不

1.3 公钥密码体制－RSA公钥密码－示例1  p=7,q=17.n=p×q=119,φ(n)=(p-1)(q-1)=96  取e=5，满足1<e<φ(n)，且gcd(φ(n),e)=1， 计算满足d·e=1 mod 96且小于96的d. 因为77×5=385=4×96+1，所以d为77， 因此公钥为(5，119)，私钥为77.  设明文m=19，则由加密过程得密文为： c≡195 mod

1.3 公钥密码体制－RSA公钥密码－示例2 第一讲 密码学基础

1.3 公钥密码体制－RSA的计算技巧  避免中间结果是天文数字，利用模运算性质：  求xr(mod n)可通过指数r的二进制化来实现： 第一讲 密码学基础

1.3 公钥密码体制－RSA公钥密码－小结  第一个实用的公钥密码体制。  目前使用最多的一种公钥密码体制。  RSA的理论基础是数论的欧拉定理。  RSA的安全性依赖于大数因数分解的困难性。 第一讲 密码学基础  密码分析者既不能证明也不能否定RSA的安全性。  既能用于加密也能用于数字签名。  目前密钥长度1024位是安全的。