Web3 密码学常用密码学

一.密码学发展史

密码学经历了以下三个阶段的发展：

1.古典密码

• 如:古代的藏头诗利用巧妙方式隐藏信息

2.近代密码

• 密码本民国时期广泛使用，是一种单密钥加密方式
• 对称加密:只有一把密钥，用于加密和解密。

3.现代密码（非对称加密）

• 公钥密码：具有一对密钥，分别为公钥（公开） 和 私钥（私密）。

• 加密/解密：公钥加密，私钥解密。

• 签名/验证：私钥签名，公钥验证签名。

二.对称加密与非对称加密

1.名词解释

• 对称加密：使用单一密钥进行加密和解密。

• 非对称加密（公钥密码）：使用公钥和私钥两把密钥分别进行加密解密、签名验证。

2.常见对称加密算法

3.常见非对称加密算法

三.单向散列函数

是一种将任意长度数据转化为固定长度哈希值的算法。

1.应用场景

• 钱包地址生成：公钥 → Hash → 钱包地址
• 交易签名数据生成：原始交易 → Hash → 待签名数据（Message Hash）

2.常用 Hash 算法

3.Hash 函数特点

• 不可逆性：哈希结果无法逆向推导出原数据。

• 抗碰撞性：难以找到两个不同数据产生相同哈希值。

四.门限共享算法（Threshold Secret Sharing）

门限共享算法可将秘密拆分为多个片段（n份），任意 k 份即可恢复原秘密，适合秘密备份与多方密钥管理。

• 应用场景
  • 密钥备份
  • 密钥托管

五.多方安全计算（MPC）

MPC（Multi-Party Computation）算法让多方在不暴露秘密数据的情况下完成安全计算。

1.应用场景

• 托管服务
• 半去中心化钱包（如 Zengo 钱包）

2.常用 MPC 算法（Zengo示例）

3.MPC 特点

• 所有节点计算完成后都可获得完整公钥

• 签名慢（多轮交互），但验签快（单轮验证）

六、BLS 签名算法

BLS 算法是一种聚合签名技术，广泛用于数据可用性（DA）层和 ETH 2.0 等场景。

1. 应用场景

• 数据可用性（DA）：EIP-4844、EigenDA、Celestia
• ETH2.0 信标链验证人
• Layer2 Finality 网络

2. BLS 算法特点

• 签名快，无需交互

• 验证较慢（逐个验证）

• 安全性不及 MPC 算法高

七.Schnorr 签名算法

Schnorr 签名是一种高效、安全且签名短的数字签名算法。

1. 应用场景

• 比特币 Taproot 升级

2. Schnorr 特点

• 签名短，节省链上空间。
• 安全性高，抗攻击能力强。
• 支持高隐私的多签（Multisig）方案。

八.小结