ACE:極簡橢圓曲線密碼學入門：公鑰密碼學ECC

本文旨在簡單介紹橢圓曲線密碼學。本文預設讀者的閱讀目的是想知道為什么ECC是一個有效的密碼學工具及其基本原理。我的目標是給出廣義的解釋，我將省略一些證明和實現細節，聚焦于抽象的原理。

-橢圓曲線示例-

ECC有什么用途？

ECC是一種加密數據的方法，只有特定的人才能對其進行解密。在現實生活中，ECC有一些常見的用例，但是最主要的用途是加密互聯網數據和流量。例如，ECC可以用來確保在發送電子郵件時，除收件人以外沒人可以閱讀郵件內容。

ECC是一種公鑰密碼學

公鑰密碼學的類型有很多，ECC只是其中一種。此外還有RSA、Diffie-Helman等算法。首先，我要簡單介紹一下公鑰密碼學的背景，然后再討論ECC以及這些概念基礎上的高層建筑。請各位讀者在有空時深入學習一下關于公鑰密碼學的知識。

Web3交易聚合平臺Kana Labs完成新一輪融資，MARBLEX參投:金色財經報道，Web3交易聚合平臺Kana Labs宣布完成新一輪融資，韓國最大手游開發商Netmarble構建基于Klaytn主網的鏈游生態項目MARBLEX參投，但具體投資金額暫未披露。Kana Labs覆蓋多條區塊鏈（Polygon、Solana、Aptos、Neon）的跨鏈DeFi 服務，支持跨鏈交易、跨鏈借貸、收益聚合等功能，在B2B端提供Web3中間件SDK工具包和智能錢包解決方案，在B2C端提供Swap、質押和收益生成服務。（outlookindia）[2023/5/24 15:21:41]

公鑰密碼學的運作方式如下圖所示：

-?Wikia.org?-

上圖顯示了兩個密鑰：公鑰和私鑰。這兩個密鑰分別用來加密和解密數據。這樣一來，加密數據在傳輸的過程中，全世界的人都可以看到，卻無法知道其內容。

42個可疑地址持有205萬億枚LADYS，占總供應量的23%:5月11日消息，據鏈上分析師@Lookonchain披露，42個可疑地址當前持有205萬億枚LADYS，價值約合1900萬美元，占到總供應量的23%，這些地址都同時從KuCoin收到ETH并購買了LADYS代幣，并且還在10小時之前將持有的全部代幣都轉移到了新地址。巧合的是，LADYS部署者也在同一時間從KuCoin那里收到了ETH作為gas費用。[2023/5/11 14:56:53]

假設Facebook將要收到來自特朗普的私信。Facebook需要確保特朗普在通過互聯網發送私信時，沒有中間方能夠讀取該私信。在使用公鑰密碼學的情況下，整個過程如下：

特朗普通知Facebook說他想發送一封私信給Facebook

Facebook將自己的公鑰發送給了特朗普

特朗普使用該公鑰加密了私信：“IloveFoxandFriends”PublicKey=“s80s1s9sadjds9s”

StarkWare發布Cairo 1.0 Alpha.3:2月24日消息，StarkWare 發布 Cairo 1.0 Alpha.3，新版本包含增加新語言功能等更新。此外，團隊預計 Starknet alpha v0.11.0 與 Cairo 1.0 合約將于兩周內上線。

此前報道，去年 11 月，StarkWare 宣布開源其編程語言 Cairo 1.0。StarkNet 會于 2023 年第一季度支持 Cairo 1.0。Cairo 1.0 編譯器的首個版本也計劃于第一季度初推出。[2023/2/24 12:26:38]

特朗普將加密后的私信發送給Facebook

Facebook使用私鑰解密該私信“s80s1s9sadjds9s”PrivateKey=“IloveFoxandFriends”

如你所見，公鑰密碼學是一個非常有用的技術。以下是一些關鍵點。

浙江區塊鏈財政電子票據全覆蓋:12月17日消息，近日，記者從浙江省財政票據管理中心了解到，浙江自2019年探索電子票據上鏈以來，累計開出22.5億張區塊鏈電子票據，財政票據電子化率達99%，均居全國第一，實現了全省機關企事業單位財政電子票據全覆蓋。（錢江晚報）[2022/12/18 21:51:15]

公鑰可以發送給任何人，它是公開的。

必須保護好私鑰。如果中間方獲得私鑰，他們就能解密私信。

計算機可以使用公鑰快速加密消息，使用私鑰快速解密消息。

如果沒有私鑰，計算機需要很長一段時間才能暴力破解加密消息。

公鑰密碼學原理：陷門函數

對于所有公鑰密碼學算法來說，最關鍵的是它們都有自己獨特的陷門函數。陷門函數是一種只能單向計算，至少是只在一個方向上易于計算的函數。

非陷門函數的例子：AB=C

Peter Schiff：美聯儲緊縮政策或導致大規模金融危機和嚴重衰退:金色財經報道，經濟學家Peter Schiff在社交媒體分享他對美聯儲努力降低通脹的看法，他說有兩種可能的結果，一種是美聯儲成功地將通脹恢復到2%。另一種是股票、債券和房地產都崩盤，引發一場大規模的金融危機和嚴重的衰退，其中包括政府違約和削減開支。[2022/10/17 17:28:55]

已知A和B，我就能計算出C。問題在于，在已知B和C的情況下，我也能計算出A。這就是非陷門函數。

陷門函數：

“IloveFoxandFriends”PublicKey=“s80s1s9sadjds9s”

已知“IloveFoxandFriends”和公鑰，我可以計算出“s80s1s9sadjds9s”，但是已知“s80s1s9sadjds9s”和公鑰，我無法計算出“IloveFoxandFriends”。

在RSA算法中，陷門函數取決于將一個巨大的數分解成質因數的難易程度。

公鑰：944,871,836,856,449,473私鑰：961,748,941和982,451,653

在上述例子中，公鑰是一個很大的數，私鑰是公鑰的兩個質因數。這是一個很好的例子，因為將私鑰中的數相乘，很容易就能算出公鑰，但是你只有公鑰的話，需要很長時間才能使用計算機算出私鑰。

注：在真正的密碼學實踐中，私鑰的長度必須超過200位才能被視為是安全的。

橢圓曲線密碼學有什么不同？

ECC與RSA的用途相同。ECC會生成一個公鑰和私鑰，允許雙方安全通信。不過，ECC相比RSA有一大優勢。一個256位的ECC密鑰與一個3072位的RSA密鑰安全性相同。也就是說，在資源有限的系統中，ECC密鑰需占用的硬盤空間和帶寬是RSA密鑰的10%不到。

ECC的陷門函數

重點來了。ECC與RSA的主要區別在于陷門函數。ECC的陷門函數類似于數學版的臺球游戲。我們先在曲線上找到一個特定的點，然后使用函數在曲線上找到一個新的點，接著重復使用點函數，在曲線上不斷跳躍，直到找到最后一個點為止。我們來看一下該算法的具體步驟：

-?arstechnica.com?-

從A點開始：

AdotB=-C

-C點經過X軸反射到曲線上的C點

AdotC=-D(從A點至C點畫一條直線，與曲線相交于-D點）

-D點經過X軸反射到曲線上的D點

AdotD=-E(在A點至D點畫一條直線，與曲線相交于-E點）

-E點經過X軸反射到曲線上的E點

這是一個很棒的陷門函數，因為如果你知道起點在哪里，以及到達終點需要經歷多少次跳躍，很容易就能找到終點。但是，如果你只知道起點A和終點E在哪里，幾乎不可能知道中間經歷了幾次跳躍。

公鑰：起點A、終點E私鑰：從A點至E點需要經歷幾次跳躍

幾點疑問

以下是我初次學習ECC時遇到的幾點疑問，以及我的解答。希望能給各位讀者帶來幫助。

如何找到第二個點？如果點函數主要依靠在兩個點之間畫一條直線，我們不需要知道第二個點在哪里嗎？

回答：不需要，因為第二個點實際上是PdotP得出的結果。

PdotP=-R

那什么是PdotP？它實際上就是一條經過P點的切線。參見下圖：

-?f5.com?-

如果點函數產生的直線與曲線的交點距離原點太遠，那該怎么辦？

如果直線與曲線的交點距離原點太遠，我們可以定義一個最大值X。如果超過X值，直線就會繞回來，從Y軸重新開始。如下圖所示：

-?arstechnica.com?-

我發現了一個陷門函數，如何創建公鑰和私鑰？如何用它們來加密數據？

這是一個很好的問題，但是需要更深入的解答。在本文中，我只想簡單解釋RSA和ECC。各位讀者可以查閱更多技術資料來了解具體細節。

中的主要用途：驗證交易的權威性。在以太坊中，用戶發送交易的過程并不是使用公鑰或私鑰加密交易數據，而是使用私鑰對交易數據簽名，這些簽名信息隨交易發送，得到這些簽名信息的節點可使用橢圓曲線算法恢復出一個地址，與交易原始數據比對即可知該筆交易是不是由有權使用該地址的用戶發出的。）

原文鏈接:

https://blog.goodaudience.com/very-basic-elliptic-curve-cryptography-16c4f6c349ed

作者:?LaneWagner

翻譯&校對:?閔敏?&?阿劍

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