密碼學

密碼學是區塊鏈安全的基石，保護著每一筆交易和每一個錢包。

密碼學（Cryptography）是研究如何保護資訊安全的學問。在區塊鏈世界中，密碼學是一切安全的基石——它保護你的私鑰、驗證你的交易、確保資料不被竄改。

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密碼學與區塊鏈

區塊鏈之所以能夠「不可竄改」、「無需信任」，全靠密碼學的魔法。沒有密碼學，區塊鏈就只是一個普通的資料庫。

比特幣的全名

比特幣白皮書的標題是《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》，但中本聰在介紹自己時說的是「密碼學貨幣」。密碼學是加密貨幣的靈魂。

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區塊鏈中的密碼學應用

應用場景	使用的密碼學技術
交易簽名	橢圓曲線數位簽名（ECDSA）
區塊連結	雜湊函數（SHA-256）
錢包地址	雜湊 + 編碼
私鑰安全	橢圓曲線密碼學（ECC）
零知識證明	ZK-SNARKs、ZK-STARKs

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主要密碼學技術

1. 雜湊函數（Hash Function）

把任意長度的資料轉換成固定長度的「指紋」。特點是：

• 單向：無法從指紋還原原始資料

• 抗碰撞：幾乎不可能找到兩個不同的輸入產生相同的輸出

詳見：雜湊算法、SHA-256

2. 非對稱加密

使用一對金鑰：公鑰和私鑰。

• 私鑰：只有自己知道，用來簽名

• 公鑰：可以公開，用來驗證簽名

詳見：曲線密碼學（ECC）

3. 數位簽名

用私鑰對訊息簽名，任何人都可以用公鑰驗證。這證明了「這個訊息確實是私鑰持有者發出的」。

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密碼學的力量

有多安全？

比特幣使用的 256 位元私鑰，可能的組合數量是 2^256，大約是 10^77。這個數字比可觀測宇宙中的原子數量還多！

用現有的電腦技術，暴力破解一個私鑰需要的時間比宇宙的年齡還長。

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延伸閱讀

雜湊相關

• 雜湊算法 — 密碼學的基礎工具

• SHA-256 — 比特幣使用的雜湊算法

• SHA-3 — 新一代雜湊標準

加密相關

• 曲線密碼學（ECC） — 公私鑰的數學基礎

• 零知識證明 — 在不透露資訊的情況下證明某事

編碼相關

• Base58 — 比特幣地址的編碼方式

• Base64 — 常見的資料編碼

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參考資料

• Cryptography - Wikipedia

• How Bitcoin Works Under the Hood

https://zhuanlan.zhihu.com/p/36591939zhuanlan.zhihu.com