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20181117--深入淺出區塊鏈非對稱加密

銀行系統
我們先來回顧下現實的銀行系統:

首先我們需要把我們的個人資訊(如身份證)給銀行,銀行給我們開立相對應的賬戶,銀行在開戶的時候確立了對賬戶的所有權。
進行支付的時候,銀行對交易雙方完成轉賬(銀行在開戶的時候已經知道我們對應的賬戶)

匿名賬本
那麼比特幣如何在沒有第三方銀行的參與下,在確保隱私的同時如何確定賬戶所有權的呢?

實際上比特幣的賬戶是用地址來表示,賬本上不顯示個人資訊,轉賬是把比特幣從一個地址轉移到另一個地址。
轉賬記錄如下:

{
    "付款地址":"2A39CBa2390FDe"
    "收款地址":"AAC9CBa239aFcc"
    "金額":"0.2btc"
}

地址與私鑰
比特幣的解決方案是,誰擁有某個地址的私鑰(如果完全沒有加密概念的人,可以簡單的把私鑰當作密碼),誰就能用這個地址進行支付。(所以私鑰一定保管好,如果私鑰洩漏,比特幣就可能丟失)

比特幣地址和私鑰是一個非對稱的關係,私鑰經過一系列運算(其中有兩次Hash)之後,可以得到地址, 但是無法從地址反推得到私鑰。
公鑰私鑰和地址
你所擁有的代幣實際上是放在私鑰中的,儘管你的錢包不能用了,但是隻有你擁有你的私鑰,你也可以在別的地方繼續管理你的財產

對交易資訊進行簽名
實際在簽名之前,會先對交易資訊進行Hash運算得到摘要資訊,然後對摘要資訊進行簽名。過程大概是這樣:
1.對交易進行hash, 得到一個摘要資訊(Hash值)

hash('
    {"付款地址":"2A39CBa2390FDe",
    "收款地址":"AAC9CBa239aFcc",
    "金額":"0.2btc"
    }') -> 8aDB23CDEA6

2.用私鑰對交易摘要進行簽名(付款方在安全的環境下進行,以避免私鑰洩密), 用程式碼表示大概是這樣。

#引數1為交易摘要
#引數2為私鑰
#返回簽名信息
sign("8aDB23CDEA6", "J78sknJhidhLIqdngalket") -> "3cdferdadgadg"

廣播
在簽名運算之後,付款節點就開始在全網進行廣播:我支付了0.2btc到AAC9CBa239aFcc,簽名信息是3cdferdadgadg,你們來確認一下吧。

廣播過程實際上是發信息到相連的其它節點,其它節點在驗證通過後再轉發到與之相連的節點,這樣的擴散過程。

廣播的資訊包含了交易原始資訊和簽名信息
驗證
其它節點在收到廣播資訊之後,會驗證簽名信息是不是付款方用私鑰對交易原始資訊簽名產生的,如果驗證通過說明確實是付款方本人發出的交易,說明交易有效,才會記錄到賬本中去。
(實際還會驗證付款賬號有沒有足夠的餘額,我們暫時忽略這點)
驗證過程實際是簽名過程的逆運算,用程式碼表示大概過程是這樣的:

#引數1為簽名信息
#引數2為付款方地址
#返回交易摘要
verify("3cdferdadgadg", "2A39CBa2390FDe") -> "8aDB23CDEA6"

如果驗證輸出的資訊和原始交易資訊的hash一致,則驗證通過,記錄賬本,用程式碼表示大概是這樣:

if(verify("3cdferdadgadg", "2A39CBa2390FDe")
    == hash('{"付款地址":"2A39CBa2390FDe",
              "收款地址":"AAC9CBa239aFcc",
              "金額":"0.2btc"}')) :
    # 寫入賬本 
    # 廣播
else:
   # donothing