分布式計算、機制設計和密碼學算法構成了區塊鏈技術的三位一體。分布式計算利用了一個分散的計算機網絡，并以Torrenting網絡的形式存在于區塊鏈之前。

然而，Torrenting網站并沒有管理參與者行為的方法，這就是機制設計進入區塊鏈的地方。它為網絡參與者提供了為網絡服務工作的動力。

密碼學是保護這些激勵措施的安全保障。這一開創性的比特幣白皮書解釋了這三種科學原理是如何共同作用的，從而形成一種安全的、對等的價值交換，消除了金融交易中對第三方的需求。

雖然每一項原則都應該有自己的解釋，但本文將重點介紹加密技術以及加密算法如何服務于區塊鏈。

密碼學簡史

從古埃及時代起，某種形式的密碼學就一直存在。在計算機時代之前，可以使用一種簡單的密碼算法來傳輸消息。其中最常被引用的是凱撒密碼。凱撒密碼用字母表中排在后三位的字母代替了每一個字母，所以A變成了D，B變成了E，依此類推。只要用于生成密文的系統仍然是保密的，那么這個消息也可以保持私有化。

后來，在16世紀，Vigenere引入了加密密鑰的概念，加密算法可以解密加密的消息。使用Vigenere密碼，消息文本被轉錄成一個單獨的關鍵字，直到它匹配原始消息的字符長度為止。然后使用一張表生成密文。

這里的關鍵發展是，使用Vigener密碼傳輸的消息的安全性依賴于密鑰的保密性，而不是系統本身。

20世紀的發展

這類代碼的問題在于，通過分析字母的頻率，它們很容易被分解。在第二次世界大戰期間，德國人廣泛使用了英格瑪機器，因為它能夠生成無法通過分析字母頻率來破解的密碼文本。

這臺機器使用了一個多轉子系統來生成密文。因此，原始信息中的字母“e”對應于密碼文本中不同的字母。關鍵是轉子的初始設置。

盡管德國人認為密碼是牢不可破的，但早在1932年，英格瑪就被波蘭破譯了。在布萊切利公園為英國軍隊工作的密碼學家，包括現在已經變成傳奇人物的艾倫圖靈本人，發現了一種方法來找出德國人使用的日常鑰匙。

計算機的到來

戰后，作為保護公司秘密的一種手段，商業和商業空間對加密的需求增加了。在20世紀70年代，IBM開發了數據加密標準（DES）加密算法。然而，它使用了一個小的加密密鑰。隨著計算機時代的到來，人們很容易就會對其進行暴力攻擊，因此需要對更新進行無窮的更新。于是2000年采用了高級加密標準。

盡管許多人可能沒有意識到這一點，但對事物進行加密現在是日常生活的一部分。在網站上的電子郵件和短信、密碼和SSL層都涉及到加密的使用。它還構成了加密貨幣的支柱。有許多不同類型的密碼學算法涵蓋了各種用例，其中很多已經過時了。然而，在區塊鏈中使用加密技術包括數字簽名和哈希值。

數字簽名

加密貨幣的支付需要以私鑰的形式進行數字簽名。當有人通過支付事務輸入他們的私鑰時，這會對交易進行加密。當付款到達目的地時，接收者可以使用發送方的公鑰解密交易。

這就是所謂的非對稱加密，因為它依賴于密碼學之間的一對鍵。它比對稱加密更安全，因為發送方和接收方都使用相同的密鑰。在這種情況下，密鑰本身也必須與支付一起傳輸，這意味著需要額外的安全層來保護密鑰。

哈希

區塊鏈也依賴于哈希值。哈希值是一種可以將任何類型的數據轉換成字符串的加密方法。除了通過加密提供安全性，哈希值還創建了一個更高效的數據存儲，因為哈希值的大小是固定的。

加密哈希值算法的特點

加密哈希值算法必須滿足特定的標準才能有效：

·相同的輸入必須總是產生相同的輸出。無論您將數據放入哈希值算法中多少次，它都必須始終如一地在字符串中使用相同的字符產生相同的哈希值。

·輸入不能用輸出來推斷或計算。沒有辦法逆轉哈希值過程來查看原始數據集。

·輸入的任何更改都必須產生完全不同的輸出。即使在數據集中改變一個字符的情況，也應該創建一個非常不同的哈希值。

·哈希值應該是固定數量的字符，不管用作輸入的數據的大小或類型。

·創建哈希值應該是一個快速的過程，它不會大量使用計算能力。

哈希是如何工作的？

區塊鏈對每一筆交易都進行了處理，然后將它們組合成塊。哈希值指針將每個區塊連接到它的前身，方法是在前一個區塊中持有數據的哈希值。因為每個塊都會鏈接到它的前身，所以區塊鏈中的數據是不可變的。哈希函數意味著任何事務的變更都會產生完全不同的哈希值，這將改變所有后續塊的哈希值。

不同的區塊鏈使用不同的加密算法。比特幣區塊鏈使用的是SHA256算法，該算法生成一個32字節的哈希值。Dogecoin和Litecoin都使用了Scrypt算法，這是一種更快、更輕的加密算法。

密碼學是一門復雜而詳細的科學，它超越了區塊鏈的范圍。在密碼學方面有大量的知識需要進行研究，特別是對于更科學或數學上的傾向，這是一個值得探索的迷人主題。