加密故事：从对称加密到比特币的简史

如果没有公钥加密，加密货币就会失败。公钥密码学证明所有权并执行隐私权。然而，尽管它恰逢 1970 年代中期的个人计算机革命，但它直到最近才取得成果。

16世纪法国密码机

人们使用密码学的艺术和科学来编码（即加密）信息，这样除了目标受众之外没有人可以阅读它。只有正确的接收者才能对信息进行解码（即解密），从而保护了通信者之间的隐私。

密钥用于加密和解密信息。在非对称密码学（公钥密码学的另一种说法）中，用于加密信息的密钥与用于解密信息的密钥不同。

而在对称密码学中，用于解密信息的密钥与用于加密信息的密钥相同。这就产生了密钥交换的问题：发送方不仅需要发送信息，还需要找到一种安全的方式来发送密钥。如果一个坏人同时截获了密钥和消息，就会侵犯隐私。

Whitfield-Diffie 密钥交换方案

语言学、语言和拼图游戏在密码学史上早已占据主导地位。但自 20 世纪中叶以来，数学一直占据主导地位。

1970 年代，斯坦福大学的 Whitfield Diffie、Martin Hellman 和 Ralph Merkle 发现了密钥交换问题的数学解决方案。在他们的解决方案中，他们使用了模块化算法和单向函数。（默克尔树的发明者拉尔夫·默克尔对加密货币做出了巨大贡献。）

模块化算法采用余数并组合一组在某个点后开始循环的数字。也就是说，7 模 3 等于 1，因为 7 除以 3 的余数是 1。模算法循环的最常见示例是 12 小时制。如果现在是早上 8 点，那么 6 小时后就不是 14 点了，而是下午 2 点。关键是模块化算法的行为并不直观，并且会产生意想不到的结果。

在数学中，单向函数易于实现，但也强烈抵制逆向工程。以餐厅里的一碗汤为例。厨师可以轻松地按照食谱进行操作，也可以即兴使用手头的一些食材。你也许能找到那种味道和这些香料，但如果没有食谱和厨师使用的确切配料，你将很难复制那碗汤。

根据 Whitfield-Diffie 算法，通信者共享密钥的部分公开信息比特币建立密钥，但保留私有信息，从而防止窃听者复制密钥。该团队在 1976 年 6 月的全国计算机会议（美国）上公开展示了他们的解决方案。

进入非对称加密时代

Whitfield-Diffie 解决了密钥交换问题，但仍然使用对称加密。

在了解了 Whitfield-Diffie 解决方案后，麻省理工学院计算机科学实验室的 Ron Rivest、Adi Shamir 和 Leonard Adelman 开始根据这些数学概念寻找非对称加密的解决方案。1977年4月，他们成功地发现了RSA算法。

使用非对称加密时，您会发布一个公钥。人们可以使用公钥来加密信息，但只有你可以解密它，因为私钥在你的手中。简而言之，公钥就是两个私钥相乘产生的一个数字。如果使用的数字足够大，那么其他人将需要大量的计算和时间才能找到这两个数字。

面向公众的加密

1923年申请电子密码机专利

当时，RSA 加密的使用受到计算机资源的挑战。密码学只属于有权有势的人——军队、政府、大公司等。Paul Zimmerman 设想任何人都可以使用个人计算机进行加密。1991 年 6 月，他创建了 Pretty Good Privacy (PGP) 并免费向公众发布。

Zimmerman 通过使用混合算法解决了非对称加密技术消耗大量资源和计算速度慢的问题。人们使用对称密钥对信息本身进行加密，然后使用非对称加密处理密钥并将其与信息一起安全地发送。

哈尔芬尼和数字货币

秘密内容解码环

PGP 聘用的第一位员工 Phil Zimmerman 是 Hal Finney。当自称中本聪的不知名人士在 2008 年挺身而出并提出所谓的比特币时，Hal Finney 是第一个表达兴趣的人。

在 1990 年代，许多使用非对称加密技术创建私人电子货币的尝试均未成功。

David Chaum 创建了 DigiCash，但要求所有交易都由中心化公司进行验证。1998 年，Chaum 的公司破产了，DigiCash 也是如此。

1997 年，英国研究员 Adam Back 使用工作证明创建了 HashCash。HashCash最终失败了，因为一枚硬币只能使用一次。用户每次需要购买东西时都需要创建新硬币。

Hal Finney 创建了第一个可重复使用的工作量证明 (RPOW) 系统来解决 HashCash 的问题。他试图在所谓的 CRASH（Crypto cASH 的缩写）中运行数字货币项目。（学习：如果你用 CRASH 命名一个计算机程序，就等它崩溃吧。）

比特币时代

Hal Finney 是继中本聪之后第一个运行比特币节点的人，并且是网络上第一笔比特币交易的接收者。

哈尔芬尼曾鼓励中本聪：“想象一下比特币是成​​功的，将成为全球使用的支付系统。那么货币的总价值应该等于世界上所有财富的总价值……即使比特币很难以这种程度的成功，他们真的值 1 亿比 1 吗？这真的值得思考。”

之后，Hal Finney 患上了致命的肌萎缩侧索硬化症 (ALS)。他在 2013 年 3 月 19 日给社区的告别信中提到：

“几天后，比特币运行非常稳定，我就让它自己运行。那时候难度只有1，用CPU就可以挖块，甚至不需要GPU。我在接下来的几天。挖了几个街区。但是因为它让我的电脑很热比特币建立密钥，而且风扇噪音很烦人，所以我把它关机了……后来听说比特币是在 2010 年末，我惊讶地发现比特币不仅还在发展，事实上，有货币价值。我打开我以前的钱包，发现比特币还在，我松了一口气。随着比特币价格攀升，我将比特币转移到离线钱包，希望它们对我的继承人有一些价值。”

一点想法

从 Whitfield-Diffie 到比特币，密码学的历史不断发展。数学提供了基础。现代数学开启了 20 世纪中叶闻所未闻的可能性。数学研究仍在继续，当量子计算变得司空见惯时，新的数学可能性就会出现。

除了数学之外，去中心化还推动了现代密码学。每个人都应该有隐私权。当 Rivest、Shamir 和 Adelman 创建公钥密码系统时，只有强大且集中的组织立即受益。Phil Zimmerman 的 PGP 协议将市场扩大到任何想在个人计算机上使用加密的人。使用比特币，任何使用加密货币的人都可以享受公钥加密带来的隐私。