公鑰/私鑰（Public Key/Private Key）
簡述
密碼學中的一對密鑰。公鑰用於生成錢包地址，私鑰用於授權和簽名交易，私鑰需要妥善保管。
什麼是公鑰與私鑰（Public Key / Private Key）？
公鑰（Public Key） 和 私鑰（Private Key） 是非對稱加密技術的核心概念，是一對密鑰對，廣泛應用於區塊鏈技術、數字簽名和加密通信中。
- 公鑰 是公開的，可用於加密信息或驗證簽名。
- 私鑰 是私密的，持有者用它來解密信息或創建簽名。
在區塊鏈中，公鑰和私鑰構成了加密數字資產管理的基礎，確保交易的安全性、身份驗證的可靠性以及資產的不可篡改性。
公鑰和私鑰的核心工作原理
非對稱加密算法（如 RSA 和橢圓曲線加密 ECDSA）通過數學函數生成一對密鑰：
- 公鑰 和 私鑰 之間存在數學關係，但從公鑰推導出私鑰在計算上幾乎不可能，保證了加密的安全性。
- 加密與解密
- 加密：通過公鑰加密信息，任何人都可以加密，但只能由擁有對應私鑰的人解密。
- 解密：私鑰解密加密信息，確保信息僅由私鑰持有者讀取。
- 數字簽名
- 私鑰創建數字簽名，用於證明交易或消息由持有該私鑰的人發起。
- 公鑰驗證簽名的真實性，確保內容未被篡改。
公鑰與私鑰在區塊鏈中的應用
- 錢包地址生成
- 私鑰通過密碼學算法生成對應的公鑰，公鑰通過哈希計算衍生出錢包地址。
- 安全性：只有私鑰持有者可以控制錢包中的資產。
- 數字資產管理
- 私鑰 是數字資產的唯一訪問密鑰，丟失私鑰等同於丟失資產。
- 公鑰 和錢包地址用於接收資產，交易透明但安全。
- 交易簽名
- 區塊鏈交易需要用私鑰簽署以證明資產所有權。
- 簽名後，公鑰用於驗證交易的真實性。
- 智能合約交互
- 與去中心化應用（DApp）或智能合約交互時，私鑰簽名授權操作。
非對稱加密的數學基礎
常用的非對稱加密算法有以下特性：
- 不可逆性
- 私鑰到公鑰的計算是單向的，通過公鑰反推私鑰幾乎不可能。
- 數學難題
- 算法依賴數學難題，如離散對數問題（ECDSA）或大整數分解問題（RSA），保證解密過程的高計算複雜度。
- 常用算法
- ECDSA（橢圓曲線數字簽名算法）：更適合區塊鏈，計算高效且安全。
- RSA：傳統的加密方案，但密鑰長度較長。
公鑰與私鑰的特性
公鑰的特性
- 公開性
- 可安全分享，不涉及私隱，常用於驗證簽名或加密信息。
- 唯一性
- 每個私鑰生成的公鑰都是唯一的，與私鑰具有數學上的唯一映射關係。
- 公開透明
- 在區塊鏈上，公鑰或其衍生的地址公開透明，用於資產接收和交易驗證。
私鑰的特性
- 保密性
- 私鑰是個人資產的唯一控制權，丟失或泄露將導致資產被盜或永久丟失。
- 隨機性
- 私鑰的生成是基於隨機性，通常為一段長達 256 位的二進制數據。
- 操作性
- 用於生成數字簽名、解密公鑰加密的信息，以及構造交易。
公鑰和私鑰的常見表示形式
- 私鑰表示
- 常為 64 位十六進制字符串。
- 示例：
e331b6d69882b4a62b6d8467e979b76838b6d8c7e8b862b3e5a1c2eb8e8c7c82
- 公鑰表示
- 橢圓曲線加密中的公鑰是點坐標（x, y）的壓縮形式，通常為 66 位十六進制字符串。
- 示例：
04bfcabbbfbbeb01c2672542c063f3f3bfcba2b2c1b7b3b8f7b8c7b7b8c7b7b8
- 助記詞（Mnemonic）
- 私鑰的簡化表示，用人類可讀的單詞組合生成，便於記憶。
- 示例：
cat turtle apple star moon river bridge...
公鑰與私鑰的優點
- 安全性高
- 私鑰的保護是加密系統的核心，不泄露私鑰即可確保資產安全。
- 不可篡改性
- 數字簽名和區塊鏈數據結合，交易信息無法篡改。
- 去中心化
- 私鑰無需第三方生成或管理，用戶完全控制資產。
公鑰與私鑰的常見誤區
- 公鑰不能用於解鎖資產
- 公鑰僅用於驗證交易或加密信息，不能用於訪問資產。
- 私鑰不等於錢包地址
- 錢包地址是由公鑰哈希生成的，並非直接等同於私鑰。
- 助記詞不是明文私鑰
- 助記詞通過算法生成私鑰，不直接泄露私鑰信息，但保護助記詞同樣重要。
安全風險與保護措施
常見風險
- 私鑰泄露
- 黑客通過惡意軟件或釣魚攻擊竊取私鑰。
- 私鑰丟失
- 私鑰沒有備份將導致無法恢復資產。
- 弱隨機性
- 若私鑰生成過程隨機性不足，可能被暴力破解。
保護措施
- 使用硬件錢包
- 硬件錢包離線保存私鑰，避免網絡攻擊。
- 備份與加密存儲
- 將私鑰或助記詞離線備份，存放在安全位置並加密。
- 避免第三方管理
- 不要將私鑰託管給未經驗證的平台或個人。
公鑰與私鑰在未來的發展
- 量子加密技術
- 應對量子計算可能破解現有非對稱加密的風險，研究基於量子安全的密鑰算法。
- 用戶體驗優化
- 簡化密鑰管理，如通過社交恢復機制或基於多簽名的錢包技術。
- 私隱增強
- 新型公鑰加密方案（如零知識證明）提升用戶私隱保護。
總結
公鑰和私鑰是區塊鏈技術的核心要素，構成了數字資產管理和交易安全的基石。公鑰負責公開驗證和加密，私鑰確保用戶對資產的絕對控制權。理解和正確管理公鑰與私鑰是每個區塊鏈用戶的基本技能，也是保障鏈上資產安全的關鍵。