一分钟看懂比特币（系列二）｜2的256次方和加密安全有什么猫腻？

假期倒计时三天，希望大家看完本系列文章后，在涨知识的同时，有一点小小的成就感。 当别人还在玩、发朋友圈的时候，你已经把分享在朋友圈的一些文章变成了自己知道的知识。 在上一篇文章中，我们简单介绍了区块链的结构基础。 （这里来自Sheldon的灵魂拷问：你看过上一篇关于比特币的文章吗？此图非PS，这是美剧《生活大爆炸》第十一季第九集开头的一句话）有没有发现不懂比特币就有点out了？ 即使是本身就很受欢迎的美剧，也会在剧本中加入比特币的内容，以增加热点和实用内容。

在开始讲加密之前，我们不妨先看看这样一个数字，数一数它有多少位。

你看得懂号码吗？ （反正你永远也不会真正数数）然后记住这串数字有多“肥”，因为2的256次方代表“安全”。 稍后将给出详细解释。 当没有中央服务器可供登录时，我们如何保护隐私？ 如何安全地“登录”到比特币？ 如何保证信息的公开透明？ 其实解决方案就像传统的锁和钥匙，分别对应用户名和密码系统。 它的工作方式类似于您的网上银行账户，其中客户端和服务器通过您的公共用户名和私人密码连接。 另一方面，比特币使用密码学原理来确保信息安全。 通过创建一个不需要服务器检查密码的系统，人们就不必彼此共享密码。 因为在这个系统中，私钥代替了密码，公钥代替了用户名。 私钥将为您的所有信息保密。 比特币的特殊之处还在于用户可以“签署”任何数据，但只有知道公钥对应的私钥的人才有此权利。 这样，数字即时签名可以最大限度地保证信息安全，同时保证公共账本在去中心化领域保持公开透明。 其实除了比特币之外，还有另外一种技术也可以达到上面提到的安全透明的效果。 想象一下比特币忘记最初的账号，如果你是一个私人加密货币基金会的所有者，你一定希望在保护自己隐私的同时让投资人真正了解自己。

那么，在这种情况下，系统是如何验证你的个人身份信息的呢？

针对这个问题，推特（Twitter）提出的解决方案是让客户联系相关服务人员。 服务人员会通过人脸识别和ID验证此人是否为TA所称的“TA”。 比如某个明星在推特上通过了验证，他的头像旁边会有一个蓝色的小✔️，表示这个明星的账号确实是他自己的比特币忘记最初的账号，不是别人的。

比如下图左边的郭达。 啊，对不起，我认错人了。 仔细一看，这就是杰森·斯坦森（郭达·斯坦森），银幕上的硬汉，只是名字旁边没有蓝色的勾。 还可以看到头像下方的文字说明，这只是粉丝自己创建的账号。 而右边爷爷名字旁边的蓝色勾号（不是所有白发老头都是肯德基爷爷）说明这确实是现任美国总统“特朗普”本人的账号。 当然，就算不看认证，我们也能认出他来。 经常发无数精明（wúnǎo）推文的人就是他。

这也类似于微博的“加V认证”。 但是，这种方法不能保护用户隐私。 另一种方法是在市场上发布自己的公钥并自行证明安全性，然后用自己的私钥对消息进行签名，然后发布消息。 所谓签名其实就是一串随机的字母和数字，但是你可以通过运行一个函数来发布一条消息和公钥来证明签名是真实有效的。 这样，任何人都可以完全匿名地验证您作为私钥所有者的身份。 比特币的运行原理是一样的，只是上述方法中的签名是用户发送的交易消息。 当用户想要发送或接收比特币时，必须提交详细的地址信息以明确支付对象。 这是在提交交易时协商的。 此外，请务必注意，虽然地址等同于比特币用户名，但它不是普通的公钥，而是通过称为“哈希”的函数运行的公钥。 哈希函数将在我们系列文章的第二部分详细介绍，所以现在您只需要知道该函数可以为公钥提供加固保护即可。 通常，比特币地址、公钥和私钥如下所示：1TePJrycesTwVpoNSbwBU87J4ghziiiijzW。 对于外行来说，这些字母和数字看起来像是乱码，但正是这种乱码让我们能够输出复杂的 base58 序列（比特币中使用的一种独特编码）。 （之前没看懂的句子大白话翻译如下）也就是说不管多长的信息，都可以压缩成一定长度的字符串，这样可以为复杂的地址节省空间. 所以在登录比特币软件时，需要输入私钥密码，或者让系统随机生成。 另外，私钥可以扫描区块链中对应地址的资金，并显示余额。 当用户发生交易时，它会发布与您的公钥共同签名的交易信息。 但是这个系统存在一些问题。 第一，如果有人发现了你的私钥，他们可以立即转移你的所有资金，完全没有追索权。 其次，如果您丢失或忘记了您的私钥，您将无法再使用您的资金。 这种情况经常发生。 据保守估计，由于忘记了私钥，现有所有比特币的价值中大约有四分之一已经丢失。 美剧《生活大爆炸》中有一集是献给四位男主角的。 很久以前他们写了一个程序来挖很多比特币。 现在有几个人在想这个事件和比特币的价值，但是他们完全忘记了密码是什么。

从美剧《生活大爆炸》第十一季第九集开始，其实这些问题根本不是加密私钥造成的，而是网络去中心化的本质。 由于没有服务器存储私钥，如果私钥丢失，没有人可以给你“备份”私钥。 由于没有人可以审查、阻止或逆转交易，因此没有人可以阻止小偷从别人的账户中提取资金。 这意味着如果您的资金不安全，就没有人会来救您。 保护私钥是您自己的责任。 过去，银行可以为您的资金提供安全保障，但现在完全取决于您。 有人问：“如果有人猜到了我的私钥怎么办？”

这种事情永远不会发生。 只要您在最初设置私钥时不使用简单的数字组合，如 6969696969 或 3，有效的私钥是 0 到 2256 之间的数字，这意味着随机猜测一个人的私钥的概率是：

1/1115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639936。

分母是不是很熟悉的天文数字？ 没错，就是文章开头那个填满一行屏幕的数字2的256次方。 你认为有人会猜到你的私钥吗？ 这个天文数字在分母中有多大？ 基本上，它与宇宙中已知的原子数大致相同。 有人又问：“如果他们用超级计算机来猜我的私钥怎么办？” 假设这台超级计算机能够以每秒 10 亿次的速度猜测和测试私钥，并且这台超级计算机从大爆炸开始就一直在运行。 存在和运作。 到目前为止，计算机大概猜出了大约 409,968,000,000,000,000,000,000,000 个私钥。 让我们再把计算机的能力提高四倍，假设它的寿命是人类的两倍左右，假设计算机的运行速度是每秒可以猜出 40 亿个私钥，那么猜出的私钥数量就会翻倍再次。 但是，即使以数十亿年这么快的速度，黑客猜到你手上私钥的概率依然是：1/282441774083138672831955140422393718176223472723823。 那么这是什么意思？ 这意味着比特币系统是一个基于区块链的更安全、更清晰的经济系统，是一个能够为所有用户提供清晰、透明、公平服务的平台。 相信看完这篇文章，你一定对比特币的安全性和加密性有了更多的信心。 在接下来的几天里，我会继续和大家分享一些比特币相关的精彩内容。 欢迎继续关注CertiK长假福利系列文章：每天一分钟看懂比特币（系列三）《挖矿与共识机制》。