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5分钟读懂当今区块链构架 [复制链接]

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《中国区块链技术和应用发展白皮书》中总结了共识机制、数据存储、网络协议、加密算法、隐私保护和智能合约等六类核心关键技术。年以来,产业界、学术界持续加大对区块链相关技术的研究力度,六类核心关键技术不断取得新的进展,尤其是数据存储结构、共识机制、智能合约,以及安全与隐私保护等技术发展活跃,同时跨链、分片等技术进展较快,已成为新的核心关键技术方向。

安全与隐私保护技术

安全技术安全技术在区块链中起着基础性作用,能保证区块链的数据一致性,并确保参与者身份的安全性。区块链涉及的安全技术主要包括数字摘要算法、数字签名和加密算法。数字摘要(又称哈希、散列或杂凑)算法能将任意长度的二进制明文映射为较短的固定长度的二进制值,即生成摘要(又称哈希值)。数字摘要算法具有输入敏感、输出快速轻量、逆向困难的特性,在区块链中,可用于实现数据防篡改、链接区块、快速比对验证等功能。

此外,数字摘要算法还应用在消息认证、数字签名及验签等场景中。目前主流的数字摘要算法包括SHA、SM3等。数字签名算法主要包括数字签名和签名验签两个具体操作,数字签名操作指签名者用私钥对信息原文进行处理生成数字签名值;签名验签操作指验证者利用签名者公开的公钥针对数字签名值和信息原文验证签名。

在区块链中,数字签名算法用以确认数据单元的完整性、不可伪造性和不可否认性。常用的数字签名算法包括RSA、ECDSA、SM2等。根据加密密钥和解密密钥是否相同,加密算法可以分为对称加密算法和非对称加密算法。对称加密算法中两个密钥相同,并且加解密操作速度相对较快,一般用于普通数据的加密保护,主流的对称加密算法包括AES、SM4等。非对称加密算法的解密密钥是由解密者持有,而加密密钥是公开可见的,几乎无法从加密密钥推导出解密密钥,能够节约系统中密钥存储,一般用于对称密钥的封装保护和短数据加密,主流的非对称加密算法包括RSA、SM2等。

在区块链中,非对称密钥算法可用于数字签名、地址生成、交易回溯和交易验证等。此外,在区块链网络系统中,密钥的有效保护和受限使用对整个系统的安全亦有重要影响。在公有链场景,用户密钥通常通过区块链客户端程序来进行保存、管理和操作等。在联盟链或专有链场景,通常会有更复杂多层级的用户管理和密钥托管的需求,包括身份鉴别和权限管理等。此外,还应充分重视量子计算的技术演进对现有的密码学安全机制的影响。

根据Shor算法,经典非对称算法(基于大数分解、离散对数等算法,如RSA、ECDSA和SM2等)可以被稳定、可用的量子计算机攻破。虽然量子计算设备距离实际可用的通用计算机还有一定距离,但密码学术界和产业界对此广泛

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