比特币：原理,安全及未来

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1、比特币：原理，安全与未来数学今年初我偶然跟一个朋友讨论到比特币这个话题，这个朋友没有接触过密码学也没有任何技术背景，所以认为比特币的制造跟随便印钱一样可以超发，仿佛会无中生有，其实大部分人平常所接触的虚拟货币类似Q币之类的，由某个运营商或平台发型作为交换服务的凭证，而该虚拟货币的发行完全就被该公司控制，现实世界中由政府发行的货币实际上跟这些传统虚拟货币一样，超发与否、价值涨跌完全由该平台运行者或政府完全控制。现在我们通过各种解读知道了比特币并不会无缘无故地超发，那么到底是什么保证了它与“普通”虚拟货币不同的特性呢？答案就

2、是——数学。散列首先从散列讲起，散列又叫“杂凑”，国内也有根据其英文（Hashing）译为哈希，其实从名字的“零散地列出来”、“杂乱地凑起来”nbg烟台五合慢性病医院WWW.wzmxb.COM来看就知道，这是一种信息摘要算法，而摘要的意思和小学语文的把一段文章的中心大意提取出来类似。在计算机中，散列通常是经过某些特定的手段（例如经过一系列复杂的位运算）提取出某段数据的特征、该特征用来校验（比如验证从网络上下载的一个很大的文件的正确性）。语文课上的概括中心大意是根据概括的内容，你能还原出这段讲的内容是什么，而密码学级别的散

3、列则恰恰相反，它使得你提取出来的表示数据特征的代码绝不能还原（或轻易还原）为原来的数据。举例，现在流行的一种散列函数叫SHA-1，当你提交一个字符串：“Thequickbrownfoxjumpsoverthelazydog”作为SHA-1的参数时，得到如下摘要信息：2fd4e1c67a2d28fced849ee1bb76e7391b93eb12但是哪怕你修改了一个字符：“Thequickbrownfoxjumpsoverthelazycog”得到的结果也会发生翻天覆地的变化：de9f2c7fd25e1b3afad3e85

4、a0bd17d9b100db4b3散列函数的这些特性保证了它不会轻易地通过小的修改和获得摘要的差别分析出算法的漏洞，以保证原始数据的安全。那么散列函数该怎么用呢？它通常以“证明”的工具用。比如说Alice有一个字符串：“Thequickbrownfoxjumpsoverthelazydog”Bob说我也有那么一个字符串和Alice一样，但是Bob并不信任Alice，万一Alice是伪装那就会把自己真实的字符串泄漏给假nbg烟台五合慢性病医院WWW.wzmxb.COMAlice；同时Alice也不信任Bob，因为如果Bob

5、是冒牌的自己一样会把真实的字符串泄漏给假Bob；更可怕的是旁边站着一个间谍Eve时刻监听着Alice和Bob进行字符串交换的过程并且获得该字符串。那么如何让Alice和Bob两人互相相信对方不是冒牌货呢？简单的方法是两人将自己的字符串进行散列运算，然后比对即可。这样就算有人监听或者对方是冒牌货也不会泄漏原始数据。这些类似SHA-1的散列函数是怎么来的呢？是经过美国国家安全局（NSA）设计美国国家标准技术研究院（NIST）发布的。而一个著名的散列标准（包括其他的加密标准）公开招标的过程是完全公开的，所有提交的算法和标准都会

6、经过来自全世界无数顶级的密码学家的检验，所以可以基本认为“同时期”流行的散列算法（包括其他加密算法）是安全的。从以上讨论可以看出散列的过程是不可逆的，所以具备证明原始数据同时保护原始数据的能力。最近很多网站爆出明文密码让众人哗然，因为对密码进行不可逆的散列运算是保证用户信息安全的最最基本的措施之一，而这些网站竟然都没有做该措施（想象一下明文密码泄漏后被人利用会用来尝试登录受害者的邮箱等其他帐号）。工作证明那么比特币从哪来呢？就从这些散列函数的运算结果来。想象一下我们计算这么一道题，到底输入什么样的字符串，会得到一个散列结

7、果开头是0？有人说我把该函数反向推导得到一个反函数不就可以获得原始结果吗？那可不行，因为这些散列函数是非常严密的经过无数数学家检验的，具有“密码学”nbg烟台五合慢性病医院WWW.wzmxb.COM级别安全度的，绝非轻易推导就能推导出来的，获得一个未知的原始结果的方法只能是穷举，换一句话说就是猜，把所有可能的结果一个个代入散列函数进行尝试，如果你恰好获得了开头为0的结果，恭喜你，你解出了该“数学题”，奖励比特币若干，该解题的过程就叫做挖矿（Mining）。刚开始这样的工作是非常简单的，一道题只需要普通个人电脑的CPU就能

8、快速解出最初的几道题，随着挖矿的人数增加题目会越变越难同时获得的收益会越来越低，因为同样的时间内只会产生一定数量的比特币，而分配的过程只会根据按而解出题目的个数。为了获得更多的比特币，有的人把解题的过程编制为显卡的GPU程序，因为显卡的特点大家都知道，就是有很多流处理器可以短时间内做大量运算。买了高性能的显卡的人越来