区块链和密码学有何关系？

密码学底层的算法研究属于数学领域，太深奥，GAEA研究员就不讨论了。密码学是数学和计算机科学的一个交叉。主要有两个方面的应用：一个就是加密通信；另一个方向是数字签名。

数字签名跟纸笔签名类似，可以用来认证签署人身份。密码学早期主要用于军事领域，随着互联网发展，民用方面涉及电子商务、银行支付、数字版权等领域也普遍得到应用。最近几年，区块链和加密货币兴起，密码学的发展又进入了一个新的阶段，区块链的底层是密码学技术，但是也涉及到经济学。

密码学包括：加密、解密、密文和密钥。比如A有份秘密文件传给B，首先通过加密算法把文件转换成密文，密文就是一些看起来不知所云的内容。B收到密文后，通过对应的解密算法，就可以把密文再转换成数据。

那么密钥是什么呢？其实在加密和解密运算过程中有两个要素，一个是算法，另外一个是密钥，英文叫 key 。key 就是参与加密解密运算过程的一小段数据。目前流行的加密解密算法一般都是公开的，因为不公开一般也没人敢用，怕有后门。所以信息的安全完全在于加密人和解密人手里握的key 。

例如凯撒密码，凯撒要给他的将军发一封密信，凯撒使用的算法是把字母按照字母表顺序往后移动一定的位数，比如信息本来是 A ，现在往后移动3个位数，就变成了 D ，这样生成的密文就谁也看不懂了。这个过程中算法是“字母偏移”，而 key 就是3。将军收到密文后，根据同样的算法和 key 反推就可以解密。

随着电气革命兴起，发明了专门用于加密的硬件器材。但是真正密码学的大发展是在计算机兴起之后，尤其是互联网的到来。互联网时代，所有信息都是在公共区域进行传输，任何人都可以截取我们的数据，于是在数据传输之前进行加密就显得尤其重要，当代的密码学也是在这个情景下来发展的，因此当代密码学被称为“互联网上的密码学”。

没有不可破解的密码！理论上，任何密码都可以通过暴力搜索的方式来破解。互联网上的加密算法都是公开的，所以 key 的一些特征也是明确的，例如总共多少位。利用计算机暴力搜索的方式去破解是一种很容易想到的攻击方式。这就给加密算法的设计者提出了一个基本要求，那就是算法一定是要保证足够的计算难度，使得破解密码所花时间是不可接受的，例如一万年。没有不可以破解的密码，只有很难破解的密码，随着计算机运算速度不断的提升，加密算法也需要不断迭代。

公钥加密的核心地位

当代密码学分为两套系统：对称加密和非对称加密。其中非对称加密也被叫做公钥加密，是密码学的核心技术。在加密和解密过程中都有 key 参与，如果加密和解密使用同一个 key ，这就是对称加密技术，反之是非对称加密技术。具体做法是首先生成一对 key ，其中一个是公钥，Public Key ，公钥是可以公开给任何人的，另外一个是私钥，Private Key ，要严格保密。发送方首先拿到接收方的公钥，用公钥把信息加密，接收方收到密文后，用私钥解密获得信息。

之所以公钥和私钥能够这样配合工作，是因为它们两个天生就是一对儿，有着天然的数学联系，具体的联系方式就跟使用的具体的加密算法有关了。非对称加密中最著名的算法有两种，一个是 RSA ，是非对称加密技术的开山鼻祖；另外一个是 ECC ，也就是椭圆曲线算法。ECC是一种更高效的加密算法，比特币就是使用了这种加密算法。

对称加密在发送方和接收方使用相同的 key ，所以建立安全通信的前提是双方先要有共享的 key 。在没有加密通道的情况下，key 应该如何安全的传递给对方呢？这个在互联网上是非常有挑战性的。相对比之下，公钥加密技术要分享的是公钥，不用担心泄露问题，相对要安全一些，另外公钥加密技术也衍生出了数字签名技术。

当然，公钥加密技术也需要考虑如何确认公钥所有人等技术问题，所以就有了发证机构CA。

总的来说：第一，密码学是对安全通信技术的研究，要能抵御各种恶意攻击。第二，密码学的底层是数学，密码学的安全取决于一个难度足够高的数学问题，保证计算机在可接受的时间跨度内根本不可能运算出密钥。第三，当代密码学是互联网环境下的密码学，关键性技术是公钥加密技术。