Alice的公私鑰， 簽名和驗(yàn)證簽名僅僅確定了Alice對(duì)數(shù)字資產(chǎn)A所有權(quán)的宣言. 之后, Bob也可以用自己的私鑰對(duì)資產(chǎn)A進(jìn)行簽名宣誓所有權(quán)。區(qū)塊鏈中叫雙花，即重復(fù)宣稱所有權(quán)， 也稱重復(fù)花費(fèi)交易。這時(shí)候需要共識(shí)算法(集體成員pow或委員會(huì)代表pos監(jiān)督數(shù)據(jù)的變化,達(dá)成一致意見即共識(shí))去確保數(shù)據(jù)的唯一性和不可逆。
大話密碼技術(shù)（五）數(shù)字簽名與數(shù)字證書原理 - 知乎
證書是為了解決公鑰派送過程中被攔截的問題. 即保證公鑰在傳遞過程中沒有被替換.
數(shù)字簽名流程中接收者需要用公鑰驗(yàn)簽發(fā)送者的簽名，若中間人用自己的公鑰替換了發(fā)送者的公鑰，則他就可以用自己的私鑰簽名信息，而接受者使用被攻擊者替換的公鑰驗(yàn)簽數(shù)據(jù)就可以被通過。為了解決公鑰派送問題，可以通過數(shù)字證書來對(duì)發(fā)送者的公鑰做認(rèn)證。
找一個(gè)第三方公認(rèn)機(jī)構(gòu)對(duì)公鑰進(jìn)行簽名.
1 數(shù)字簽名
數(shù)字簽名是使用hash算法與公鑰加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)，用于鑒別數(shù)字信息真實(shí)性和不可抵賴性的方法。它有以下幾個(gè)特征：
（1）報(bào)文鑒別：接收者能校驗(yàn)發(fā)送者對(duì)報(bào)文的簽名
（2）報(bào)文完整性：接收者不能偽造報(bào)文簽名或更改報(bào)文內(nèi)容
（3）不可抵賴：發(fā)送者事后不能抵賴對(duì)報(bào)文的簽名
數(shù)字簽名流程如下：
接下來分析該流程是否符合以上三個(gè)特征
（1）報(bào)文鑒別：數(shù)字簽名中的私鑰具有唯一性，除簽名者之外都不能偽造簽名，并防止被假冒
（2）報(bào)文完整性：由于數(shù)字簽名中包含hash算法，對(duì)簽名文檔的任何未經(jīng)授權(quán)的修改將立即被顯見
（3）不可抵賴性：由于報(bào)文經(jīng)過了發(fā)送者的私鑰簽名，他人無法獲取其私鑰，故無法偽造其簽名，因此發(fā)送者也無法抵賴
2 數(shù)字證書
數(shù)字簽名流程中接收者需要用公鑰驗(yàn)簽發(fā)送者的簽名，若中間人用自己的公鑰替換了發(fā)送者的公鑰，則他就可以用自己的私鑰簽名信息，而接受者使用被攻擊者替換的公鑰驗(yàn)簽數(shù)據(jù)就可以被通過。為了解決公鑰派送問題，可以通過數(shù)字證書來對(duì)發(fā)送者的公鑰做認(rèn)證。
2.1 數(shù)字證書的構(gòu)成
數(shù)字證書格式遵循ITUTX.509標(biāo)準(zhǔn)，X509證書包含以下內(nèi)容：
（1）證書版本
（2）證書序列號(hào)
（3）證書所使用的簽名算法
（4）證書的發(fā)行機(jī)構(gòu)名稱，一般采用X500格式
（5）證書的有效期，通常采用UTC時(shí)間
（6）證書所有人名稱，一般采用X500格式
（7）證書所有人的公鑰
（8）證書發(fā)行者對(duì)證書的簽名
2.2 數(shù)字證書的頒發(fā)
數(shù)字證書是由數(shù)字證書認(rèn)證中心（CA）頒發(fā)，用于認(rèn)證證書持有者身份的，其核心是使用認(rèn)證中心的私鑰對(duì)證書申請(qǐng)人身份（主要是公鑰）進(jìn)行簽名認(rèn)證。認(rèn)證中心可以形成以下的層級(jí)結(jié)構(gòu)，即根證書認(rèn)證機(jī)構(gòu)可為二級(jí)認(rèn)證機(jī)構(gòu)頒發(fā)證書，二級(jí)認(rèn)證機(jī)構(gòu)可為三級(jí)認(rèn)證機(jī)構(gòu)頒發(fā)證書，同時(shí)他們都可以為用戶頒發(fā)證書。
本質(zhì)上，數(shù)字證書是數(shù)字證書認(rèn)證中心對(duì)證書申請(qǐng)者的信息和公鑰做簽名，以自身的權(quán)威性為其身份做背書?！ ?br> 以上數(shù)字證書的層級(jí)結(jié)構(gòu)叫做數(shù)字證書鏈，其中頂層的證書被稱為根證書，它是由根證書中心自簽名的。在驗(yàn)證數(shù)字證書時(shí)可按照該證書鏈逐級(jí)驗(yàn)證證書的合法性。根證書的合法性是由其自身保證的，因此一般會(huì)被預(yù)先安裝到操作系統(tǒng)或?yàn)g覽器等軟件中。
2.3 數(shù)字證書CRL和OCSP
數(shù)字證書在頒發(fā)時(shí)即設(shè)置了有效時(shí)間，但若需要在有效時(shí)間內(nèi)撤銷證書，則可向證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)申請(qǐng)撤銷證書，證書被撤銷后將被保存到證書撤銷列表（CAL）中。
證書驗(yàn)證時(shí)需要驗(yàn)證其是否位于證書撤銷列表中，OCSP（在線證書狀態(tài)協(xié)議）就是用于在線查詢證書狀態(tài)的。
根據(jù)X509標(biāo)準(zhǔn)，CRL的內(nèi)容如下：
（1）版本
（2）簽名算法
（3）簽發(fā)者
（4）更新時(shí)間
（5）下一次更新時(shí)間
（6）廢止的證書列表
（7）用戶證書序列號(hào)
（8）廢止時(shí)間
（9）CRL入口擴(kuò)展
2.4 數(shù)字證書相關(guān)文件格式
在數(shù)字證書申請(qǐng)和使用流程中，有幾種常見的文件格式：
（1）der格式證書：.cer，.crt
（2）pem格式證書：.pem
（3）pkcs12格式：.pfx，.p12
（4）pkcs10證書申請(qǐng)格式：.p10
（5）pkcs7證書申請(qǐng)應(yīng)答格式：.p7r
（6）pkcs7二進(jìn)制格式：.p7b
2.5 創(chuàng)建自己的CA
所有公司都可以頒發(fā)數(shù)字證書，公司頒發(fā)的證書不一定能在國際上得到廣泛認(rèn)可。但若在自己生產(chǎn)的終端中安裝自己建立的CA根證書，則可以建立自身的CA信任鏈。
３.?密鑰交換
非對(duì)稱加解密公鑰可以公開交換，但其加解密速度比對(duì)稱加解密慢得多（大概為幾百分之一）。而對(duì)稱加解密雙方的密鑰若通過明文傳輸，則很容易受到中間人攻擊，因此需要采用特定的方法實(shí)現(xiàn)雙方密鑰的交換。
３.1 PSK密鑰交換
PSK方案通信雙方使用預(yù)先共享的密鑰進(jìn)行通信，以下為汽車網(wǎng)絡(luò)安全項(xiàng)目EVITA中一個(gè)PSK方案的例子。
上圖每個(gè)ecu都將其密鑰預(yù)置到keymaster中，在需要通信時(shí)，keymaster產(chǎn)生一個(gè)session key，并分別用ecu1的密鑰k1加密后發(fā)給ecu1，用ecu2的密鑰k2加密后發(fā)給ecu2。ecu1和ecu2接收到信息后用各自的密鑰解密后得到session key，此后雙方可使用該session key實(shí)現(xiàn)加密通信。
３.2 非對(duì)稱方式密鑰交換
該方法通信雙方需要先交換公鑰，在通信前用非對(duì)稱算法進(jìn)行session密鑰協(xié)商。即通信一方使用隨機(jī)數(shù)創(chuàng)建一個(gè)密鑰，然后用自己的私鑰加密后發(fā)送給對(duì)方，接收方用發(fā)送方的公鑰解密出密鑰后。雙方可使用該session key執(zhí)行加密通信。
TLS通信方式的基礎(chǔ)即是上述方式，只是其中增加了通過數(shù)字證書進(jìn)行身份認(rèn)證，以及使用更復(fù)雜的密鑰協(xié)商策略等。
３.3 DH算法密鑰交換
DH算法是一種密鑰交換算法，它可以在雙方不直接傳遞密鑰的情況下完成密鑰交換。其流程如下圖所示：
1 Alice選擇一個(gè)素?cái)?shù)p，底數(shù)g和隨機(jī)數(shù)a，并執(zhí)行如下計(jì)算
A = g^a mod p2 Alice把p，g和A發(fā)送給Bob
3 Bob接收到數(shù)據(jù)后，選擇一個(gè)隨機(jī)數(shù)b，并執(zhí)行以下計(jì)算
B = g ^b mod p
s = A^b mod p4 Bob將B發(fā)送給Alice
5 Alice執(zhí)行如下計(jì)算
B^a mod p
= (g^b mod p)^a mod p
= g^ab mod p
= (g^a mod p)^b mod p
= A^b mod p
= s6 因此Alice和Bob都計(jì)算得到了共享密鑰s，此后可以用該密鑰進(jìn)行加密通信
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理解開發(fā)HD 錢包涉及的 BIP32、BIP44、BIP39
如果你還在被HD錢包(分層確定性錢包)、BIP32、BIP44、BIP39搞的一頭霧水，來看看這邊文章吧。
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數(shù)字錢包概念
錢包用來存錢的，在區(qū)塊鏈中，我們的數(shù)字資產(chǎn)都會(huì)對(duì)應(yīng)到一個(gè)賬戶地址上， 只有擁有賬戶的鑰匙（私鑰）才可以對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行消費(fèi)（用私鑰對(duì)消費(fèi)交易簽名）。
私鑰和地址的關(guān)系如下：
（圖來自精通比特幣）
一句話概括下就是：私鑰通過橢圓曲線生成公鑰， 公鑰通過哈希函數(shù)生成地址，這兩個(gè)過程都是單向的。
因此實(shí)際上，數(shù)字錢包實(shí)際是一個(gè)管理私鑰（生成、存儲(chǔ)、簽名）的工具，注意錢包并不保存資產(chǎn)，資產(chǎn)是在鏈上的。
如何創(chuàng)建賬號(hào)
創(chuàng)建賬號(hào)關(guān)鍵是生成一個(gè)私鑰， 私鑰是一個(gè)32個(gè)字節(jié)的數(shù)，?生成一個(gè)私鑰在本質(zhì)上在1到2^256之間選一個(gè)數(shù)字。
因此生成密鑰的第一步也是最重要的一步，是要找到足夠安全的熵源，即隨機(jī)性來源，只要選取的結(jié)果是不可預(yù)測(cè)或不可重復(fù)的，那么選取數(shù)字的具體方法并不重要。
比如可以擲硬幣256次，用紙和筆記錄正反面并轉(zhuǎn)換為0和1，隨機(jī)得到的256位二進(jìn)制數(shù)字可作為錢包的私鑰。
從編程的角度來看，一般是通過在一個(gè)密碼學(xué)安全的隨機(jī)源(不建議大家自己去寫一個(gè)隨機(jī)數(shù))中取出一長串隨機(jī)字節(jié)，對(duì)其使用SHA256哈希算法進(jìn)行運(yùn)算，這樣就可以方便地產(chǎn)生一個(gè)256位的數(shù)字。
實(shí)際過程需要比較下是否小于n-1（n = 1.158 * 10^77, 略小于2^256），我們就有了一個(gè)合適的私鑰。否則，我們就用另一個(gè)隨機(jī)數(shù)再重復(fù)一次。這樣得到的私鑰就可以根據(jù)上面的方法進(jìn)一步生成公鑰及地址。
BIP32
錢包也是一個(gè)私鑰的容器，按照上面的方法，我們可以生成一堆私鑰（一個(gè)人也有很多賬號(hào)的需求，可以更好保護(hù)隱私），而每個(gè)私鑰都需要備份就特別麻煩的。
最早期的比特幣錢包就是就是這樣，還有一個(gè)昵稱：“Just a Bunch Of Keys(一堆私鑰)“
為了解決這種麻煩，就有了BIP32 提議： 根據(jù)一個(gè)隨機(jī)數(shù)種子通過分層確定性推導(dǎo)的方式得到n個(gè)私鑰，這樣保存的時(shí)候，只需要保存一個(gè)種子就可以，私鑰可以推導(dǎo)出來，如圖：
（圖來自精通比特幣）上圖中的孫秘鑰就可以用來簽發(fā)交易。
補(bǔ)充說明下 BIP: Bitcoin Improvement Proposals 比特幣改進(jìn)建議, bip32是第32個(gè)改進(jìn)建議。
BIP32提案的名字是：Hierarchical Deterministic Wallets， 就是我們所說的HD錢包。
來分析下這個(gè)分層推導(dǎo)的過程，第一步推導(dǎo)主秘鑰的過程：
根種子輸入到HMAC-SHA512算法中就可以得到一個(gè)可用來創(chuàng)造主私鑰(m) 和 一個(gè)主鏈編碼（ a master chain code)這一步生成的秘鑰（由私鑰或公鑰）及主鏈編碼再加上一個(gè)索引號(hào)，將作為HMAC-SHA512算法的輸入繼續(xù)衍生出下一層的私鑰及鏈編碼，如下圖：
衍生推導(dǎo)的方案其實(shí)有兩個(gè)：一個(gè)用父私鑰推導(dǎo)（稱為強(qiáng)化衍生方程），一個(gè)用父公鑰推導(dǎo)。同時(shí)為了區(qū)分這兩種不同的衍生，在索引號(hào)也進(jìn)行了區(qū)分，索引號(hào)小于2^31用于常規(guī)衍生，而2^31到2^32-1之間用于強(qiáng)化衍生，為了方便表示索引號(hào)i'，表示2^31+i。
因此增加索引（水平擴(kuò)展）及 通過子秘鑰向下一層（深度擴(kuò)展）可以無限生成私鑰。
注意， 這個(gè)推導(dǎo)過程是確定（相同的輸入，總是有相同的輸出）也是單向的，子密鑰不能推導(dǎo)出同層級(jí)的兄弟密鑰，也不能推出父密鑰。如果沒有子鏈碼也不能推導(dǎo)出孫密鑰?，F(xiàn)在我們已經(jīng)對(duì)分層推導(dǎo)有了認(rèn)識(shí)。
一句話概括下BIP32就是：為了避免管理一堆私鑰的麻煩提出的分層推導(dǎo)方案。
秘鑰路徑及BIP44
通過這種分層（樹狀結(jié)構(gòu)）推導(dǎo)出來的秘鑰，通常用路徑來表示，每個(gè)級(jí)別之間用斜杠 / 來表示，由主私鑰衍生出的私鑰起始以“m”打頭。因此，第一個(gè)母密鑰生成的子私鑰是m/0。第一個(gè)公共鑰匙是M/0。第一個(gè)子密鑰的子密鑰就是m/0/1，以此類推。
BIP44則是為這個(gè)路徑約定了一個(gè)規(guī)范的含義(也擴(kuò)展了對(duì)多幣種的支持)，BIP0044指定了包含5個(gè)預(yù)定義樹狀層級(jí)的結(jié)構(gòu)：m / purpose' / coin' / account' / change / address_index
m是固定的, Purpose也是固定的，值為44（或者 0x8000002C）
Coin type
這個(gè)代表的是幣種，0代表比特幣，1代表比特幣測(cè)試鏈，60代表以太坊
完整的幣種列表地址：https://github.com/satoshilabs/slips/blob/master/slip-0044.md
Account
代表這個(gè)幣的賬戶索引，從0開始
Change
常量0用于外部(收款地址)，常量1用于內(nèi)部（也稱為找零地址）。外部用于在錢包外可見的地址（例如，用于接收付款）。內(nèi)部鏈用于在錢包外部不可見的地址，用于返回交易變更。 (所以一般使用0)
address_index
這就是地址索引，從0開始，代表生成第幾個(gè)地址，官方建議，每個(gè)account下的address_index不要超過20
根據(jù)?EIP85提議的討論以太坊錢包也遵循BIP44標(biāo)準(zhǔn)，確定路徑是m/44'/60'/a'/0/n
a 表示帳號(hào)，n 是第 n 生成的地址，60 是在?SLIP44 提案中確定的以太坊的編碼。所以我們要開發(fā)以太坊錢包同樣需要對(duì)比特幣的錢包提案BIP32、BIP39有所了解。
一句話概括下BIP44就是：給BIP32的分層路徑定義規(guī)范
BIP39
BIP32 提案可以讓我們保存一個(gè)隨機(jī)數(shù)種子（通常16進(jìn)制數(shù)表示），而不是一堆秘鑰，確實(shí)方便一些，不過用戶使用起來(比如冷備份)也比較繁瑣，這就出現(xiàn)了BIP39，它是使用助記詞的方式，生成種子的，這樣用戶只需要記住12（或24）個(gè)單詞，單詞序列通過 PBKDF2 與 HMAC-SHA512 函數(shù)創(chuàng)建出隨機(jī)種子作為 BIP32 的種子。
可以簡(jiǎn)單的做一個(gè)對(duì)比，下面那一種備份起來更友好：
// 隨機(jī)數(shù)種子
090ABCB3A6e1400e9345bC60c78a8BE7
// 助記詞種子
candy maple cake sugar pudding cream honey rich smooth crumble sweet treat
使用助記詞作為種子其實(shí)包含2個(gè)部分：助記詞生成及助記詞推導(dǎo)出隨機(jī)種子，下面分析下這個(gè)過程。
生成助記詞
助記詞生成的過程是這樣的：先生成一個(gè)128位隨機(jī)數(shù)，再加上對(duì)隨機(jī)數(shù)做的校驗(yàn)4位，得到132位的一個(gè)數(shù)，然后按每11位做切分，這樣就有了12個(gè)二進(jìn)制數(shù)，然后用每個(gè)數(shù)去查BIP39定義的單詞表，這樣就得到12個(gè)助記詞，這個(gè)過程圖示如下：
（圖來源于網(wǎng)絡(luò)）
下面是使用bip39生成生成助記詞的一段代碼：
var bip39 = require('bip39')
// 生成助記詞
var mnemonic = bip39.generateMnemonic()
console.log(mnemonic)
助記詞推導(dǎo)出種子
這個(gè)過程使用密鑰拉伸（Key stretching）函數(shù)，被用來增強(qiáng)弱密鑰的安全性，PBKDF2是常用的密鑰拉伸算法中的一種。
PBKDF2基本原理是通過一個(gè)為隨機(jī)函數(shù)(例如 HMAC 函數(shù))，把助記詞明文和鹽值作為輸入?yún)?shù)，然后重復(fù)進(jìn)行運(yùn)算最終產(chǎn)生生成一個(gè)更長的（512 位）密鑰種子。這個(gè)種子再構(gòu)建一個(gè)確定性錢包并派生出它的密鑰。
密鑰拉伸函數(shù)需要兩個(gè)參數(shù)：助記詞和鹽。鹽可以提高暴力破解的難度。 鹽由常量字符串 "mnemonic" 及一個(gè)可選的密碼組成，注意使用不同密碼，則拉伸函數(shù)在使用同一個(gè)助記詞的情況下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不同的種子，這個(gè)過程圖示圖下:
（圖來源于網(wǎng)絡(luò)）
同樣代碼來表示一下：
var hdkey = require('ethereumjs-wallet/hdkey')
var util = require('ethereumjs-util')
var seed = bip39.mnemonicToSeed(mnemonic, "pwd");
var hdWallet = hdkey.fromMasterSeed(seed);
var key1 = hdWallet.derivePath("m/44'/60'/0'/0/0");
console.log("私鑰："+util.bufferToHex(key1._hdkey._privateKey));
var address1 = util.pubToAddress(key1._hdkey._publicKey, true);
console.log("地址："+util.bufferToHex(address1));
console.log("校驗(yàn)和地址："+ util.toChecksumAddress(address1.toString('hex')));
校驗(yàn)和地址是EIP-55中定義的對(duì)大小寫有要求的一種地址形式。
密碼可以作為一個(gè)額外的安全因子來保護(hù)種子，即使助記詞的備份被竊取，也可以保證錢包的安全（也要求密碼擁有足夠的復(fù)雜度和長度），不過另外一方面，如果我們忘記密碼，那么將無法恢復(fù)我們的數(shù)字資產(chǎn)。
一句話概括下BIP39就是：通過定義助記詞讓種子的備份更友好
我為大家錄制了一個(gè)視頻：以太坊去中心化網(wǎng)頁錢包開發(fā)，從如何創(chuàng)建賬號(hào)開始，深入探索BIP32、BIP44、BIP39等提案，以及如何存儲(chǔ)私鑰、發(fā)送離線簽名交易和Token。
小結(jié)
HD錢包（Hierarchical Deterministic Wallets）是在BIP32中提出的為了避免管理一堆私鑰的麻煩提出的分層推導(dǎo)方案。
而BIP44是給BIP32的分層增強(qiáng)了路徑定義規(guī)范，同時(shí)增加了對(duì)多幣種的支持。
BIP39則通過定義助記詞讓種子的備份更友好。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-788878.html
目前我們的市面上單到的以太幣、比特幣錢包基本都遵循這些標(biāo)準(zhǔn)。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-788878.html
到了這里，關(guān)于區(qū)塊鏈的兩個(gè)核心概念之一簽名， 另一個(gè)是共識(shí).的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
