BTC密码学原理
比特币(bitcion)：基于去中心化，以区块链作为底层技术的加密货币。
hash(哈希)
hash，可以简单理解为对某一事物的投影操作，即A-->Hash(A)。
哈希函数(cryptographic hash function)主要有三个特性：
- collision resistance（碰撞反抗）
- hiding（隐秘性）
- puzzle friendly（谜题友好）
哈希碰撞：
给定一个哈希函数，不同的输入，得到相同的输出，则称为 hash 碰撞。
如：给定 x 和 y，且 x!=y，可以得到 Hash(x)=Hash(y)。
collision resistance
collision resistance(碰撞反抗)：表示对哈希碰撞具有抗碰撞性。
在实际应用中，哈希碰撞基本上难以避免，我们只要保证给定 x，很难找到一个 y，能够在 x!=y 的前提下，使得 Hash(x)=Hash(y)，就认为其是 collision resistance 的。
用处：如果我们自己有一条信息 x，我们希望别人知道我有 x 但不想让别人知道 x 具体是什么，就可以通过告诉其 Hash(x)，由于该性质，保证了 x!=y 时，Hash(x)和 Hash(y)是不相等的。我们只需要告诉别人 Hash(x)即可，对方可以通过 Hash(x)知道你确实知道 x 这个信息，但他无法（很难）通过 Hash(x)反推出 x。
hiding
我们认为，给定 x 和 Hash(),可以很容易得到 Hash(x),但没有办法在已知 Hash(x)和 Hash()的情况下，反推出 x 的具体取值，当然这也是一个理想的情况。
digital commitment(数据保证)：collision resistance + hiding
在视频中，肖老师提到关于股市预 测的案例，某个人对某个股票进行涨停预测，我们如何保证能够知晓其预测是否准确？最简单的是提前公布， 等待实际结果出现后验证。但实际中，当提前发布预测后，可能会由于预测者本身对股市实际结果造成影响。 所以，应该将提前将其写于纸上并密封，交给第三方机构保管，等到实际结果出现后开启密封与实际对比，这 就是 digital commitment。而第三方机构需要能够使人信服，在实际生活中，有很多场景并不存在一个这样的 第三方机构，而区块链技术正为此提供了一个很好的解决方法。 我们把预测结果看作 x，提前公布 Hash(x)，等 到预测结果发生时间来临后，公布 x，如果根据 x 可以得到公布的 Hash(x)，则说明公布的 x 确实为所预先预测的 内容。从而，我们可以实际进行判断预测是否准确。实际使用中，为了 x 足够大，会对 x 进行“加盐”，对 x 拼接一 个 nonce，对其整体取 Hash## puzzle friendly
在比特币系统中，还需要第三个性质 Puzzle friendly。该性质要求哈希值计算事先不可预测， 仅仅根据输入很难预测出输出。例如：我们需要一个哈希值，存在于某一个范围内，只能通过不停运算查找出来。
该性质保证了比特币系统中，只能通过“挖矿”获得比特币。
:::info
挖矿：试图通过暴力手段不断尝试，直到得到一个符合约定规则的 hash 值。这也是为什么挖矿是一个非常消耗算力的过程。
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也就是说，该性质保证了工作量证明(POW)机制 可以运行下去【“挖矿难，但验证易”】。
SHA-256：
在比特币系统中采用 SHA-256 哈希函数。该函数具备以上三个特性。
sha256 具有极强的抗碰撞性。目前为止，世界上最强的超级计算机也不具备人为制作碰撞的能力。
签名
比特币中账户管理 在第三方中心化系统中，账户开通依赖于第三方。但去中心化的比特币系统中，很明显不能 进行“申请账户”。
在比特币系统中，申请账户是用户自己来处理的，即自己创建一个公钥-私钥对（来自于非对称加密体系 asymmetric encryption algorithm）。公钥和私钥的应用保证了“签名”的应用。
1 | 对称加密体系：提前商量好一个秘钥，加密和解密采用同一个秘钥。 |
非对称加密体系：
用接收方的公钥加密，接收方的私钥解密。这就解决了对称加密体系中秘钥分发的问题。
当在比特币网络中进行转账时，通过 “签名”可以明确是由哪个账户转出的，从而防止不良分子对其他账户比特币的盗取。
1 | 加密，解决的是秘钥分发的问题；签名，解决的是明确由哪个账户转出的问题 |
在发布交易时，通过发起方私钥签名，其他人可以根据发起方公钥进行验证，从而保证该交易由发起方发起。
也就是说，只有拥有私钥，才能将该账户中的比特币转走。 【注意：比特币系统中，很难通过生成大量公私钥对来获取他人私钥】