科普：私钥是什么

私钥在密码货币的世界里是最敏感、最重要的东西。我们建议所有有志成为老手的用户学学私钥的本源、相关推理和作用。在本文中，我们会解释私钥是怎么来的，它跟你的密码学货币资产有何关联。

私钥对于密码学货币来说意味着什么

归根结底，持有密码学货币就是持有私钥。在现实世界中，拥有实物财产通常指的是拥有写有你的名字的契据或收据，但是在密码学货币世界中，拥有某个资产就是掌握某个信息。简言之，掌握了私钥就等于拥有了密码学资产。

在密码学货币世界，“所知即所得”就是绝对真理?

所有资产都可以通过交易来操控。在现实世界，交易通常都需要签名授权。然而，在密码学货币世界，所有交易的授权都必须使用相关的私钥。私钥的作用是配合密码学算法，生成一笔交易的数字签名。签过名的交易表示私钥持有人许可了他人对自己所持有资产的权限。虽然任何人都能生成与你的数字资产相关的交易，但是只有持有对应私钥的人才能签署该交易。

人大附中物理老师李永乐科普拜占庭将军问题和区块链:5月14日，人大附中物理老师、科普视频网红李永乐在其公众号发布视频《拜占庭将军问题是什么？区块链如何防范恶意节点？》。李永乐老师在视频中对拜占庭将军问题和区块链进行了讲解，他表示，拜占庭将军问题本质上指的是，在分布式计算机网络中，如果存在故障和恶意节点，是否能够保持正常节点的网络一致性问题。在近40年的时间里，人们提出了许多方案解决这一问题，称为拜占庭容错法。例如兰波特自己提出了口头协议、书面协议法，后来有人提出了实用拜占庭容错PBFT算法，在2008年，中本聪发明比特币后，人们又设想了通过区块链的方法解决这一问题。区块链通过算力证明来保持账本的一致性，也就是必须计算数学题，才能得到记账的权力，其他人对这个记账结果进行验证，如果是对的，就认可你的结果。与拜占庭问题比起来，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

虽然在现实世界中虚假签名是个问题，但是密码学货币世界的安全性受其密码学性质保护。迄今为止，还没有听说过哪个黑客在没有私钥的情况下成功签署交易的。

动态 | 区块链技术入选科普杂志《科学美国人》2019十大突破性技术榜单:据新浪网今日新闻报道，美国科普杂志《科学美国人》公布 2019 十大突破性技术榜单。区块链技术因在保障食品安全中的作用而上榜。 入选榜单具体原因：区块链技术的发展应用将显著改善食品污染源数据追踪的困境。利用区块链云端系统，食品制造商可以依次在计算机储存各类过程的信息。[2019/9/29]

币圈有句名言“没有私钥，币就不是你的”，这是因为签名交易、转移资产的能力完全系之于私钥，拿到一把私钥之后，不管是谁，都能转走这把私钥对应的资产?

什么是私钥？

从实际角度来看，私钥就是一个数字，可以用来花费资金。从数学角度来看，私钥就是一个随机生成的正整数。以下是从技术角度给出的更准确的描述：

私钥是一个在特定的正数范围内通过随机数生成器得到的数字，具有密码学意义上的强随机性特点。

声音 | ETC Labs主管：科普教育是未来几年公链面临的巨大挑战:ETCLabs主管Darin Kotalik认为，科普教育是未来几年公链面临的巨大挑战，人们必须要对区块链有基本的认识，分清楚公链和私链的区别。[2019/8/25]

在大多数情况下，计算机使用伪随机数生成器生成这些随机正整数。PRNG是一种密码学加强型函数，需要输入一个熵足够大的值作为随机种子。

熵是一个复杂的概念，但是它的目的很简单：为函数带来不可预测性。通过使用安全的熵源，PRNG可以创建出伪随机数，其非随机性概率是可以忽略不计的。

Linux系统中的“/dev/urandom”和MicrosoftWindows系统中的“rand_s”常作为PRNG的熵源，用来生成安全的随机数。在上图中，“range”既是数学概念里的范围，又指计算机用来生成随机数的字节大小。?

财政部副部长朱光耀：数字经济还处在发展的过程中，要以科普、推动的态度来推进数字经济发展:今日，在中国发展高层论坛2018年会上，财政部副部长朱光耀表示：“数字经济还处在发展的过程中，要以科普、推动的态度来推进数字经济发展。也要关注数字经济的其他影响，包括税收征管、反监管措施等要跟上。”[2018/3/25]

在创建以太坊或比特币私钥时，PRNG的取值范围是从1到2256?-1。由于这个范围很大，生成两个相同私钥的概率低到可以忽略不计，这就是为什么其他用户不太可能创建出跟你一模一样的私钥。你的私钥是从一个巨大的整数集合中选出来的——几乎与整个宇宙中可见原子的总数差不多。

比特币和以太坊都采用了1到2256?-1的范围，在这两条链的公钥生成算法下是可行的。例如，以太坊采用椭圆曲线来生成公钥。在最初的黄皮书中，GavinWood博士将私钥定义成是在范围内随机选出的正整数。关于所有正式定义，请查阅黄皮书。

私钥、公钥和地址

由于私钥必须保密，我们还需要一种机制来标记发帐的目的地。因此，所有区块链都引入了地址这一概念。地址就是密码学资产的存储位置，可以分享给任何人，这样他们就能给你转账。

区块链地址是通过公钥创建的，以确保你是这个地址的所有者。再往回推，公钥是通过私钥生成的。这个过程是单向的，也就是说你可以通过私钥计算出账户地址，但是不能通过账户地址倒推计算出私钥。

私钥可以推出公钥，公钥可以推出区块链地址。但是，区块链地址无法用来推出公钥，公钥也无法用来推出私钥。

这一单向过程是通过密码学陷门函数实现的。陷门函数是一种单向函数，一个输入值只能导致唯一的输出值，但是不能根据输出值倒推原始的输入值。不同的区块链生态系统采用不同的单向函数。例如，最流行的区块链系统使用基于椭圆曲线的代数结构来生成公钥。无论这些代数结构具备哪些特征，其结果始终是确定的：公钥是与私钥一一对应的，同一个私钥永远只能生成同样的公钥。

虽然比特币或以太坊等流行的区块链使用ECDSA算法，用椭圆曲线secp256k1上的固定点乘以私钥，即得出公钥。其它区块链项目也采用类似的方法。例如，门罗使用的是EdDSA算法和Curve25519曲线，Polkadot和Substrate使用的是sr25519算法和Ed25519曲线。所有这些区块链都基于1到2256?-1范围内的私钥生成公钥。

区块链地址也是用单向函数计算出来的，用的就是所谓的哈希函数。比特币和以太坊地址都是在公钥的基础上通过一个或多个密码学加强型哈希函数创建的，只不过不同的区块链会采用不同的算法。鉴于这些哈希函数的运作方式，你绝对可以相信你的公钥和私钥对应的区块链地址是唯一的。

以太坊账户是公钥的Keccak-256哈希值，但是只保留计算结果最右边的20个字节。比特币私钥使用SHA-256和RIPEMD-160，Polkadot和ZCash使用Blake2b。所有这些哈希函数都是抗碰撞的，因此两个公钥生成同一个账户地址的可能性很低，而且保证了用地址反推私钥的唯一方式是经济效率极低的暴力破解。我们并不能保证这些哈希函数不会被破解，但是迄今为止，还没有哪个区块链使用的哈希函数已被证明遭到破解。

一点点数学就可以保守秘密

密码学资产的安全性源自私钥背后的密码学和数学——只要我们保管好自己的私钥即可。迄今为止，还没有人可以通过暴力破解方式找到与你的区块链地址对应的私钥，因为这需要消耗的能量比太阳存储的能量都多。在Portis，我们采取了谨慎的措施，来确保你的私钥是基于只有你知道的数据安全生成的。

在下一篇文章中，我们将探索流行的区块链生态系统以及公钥生成背后的数学知识。我们将提供一些代码示例，以便你根据每个区块链描述的过程计算出密钥，并使用一些代码库来让生成过程变得更加简单。敬请关注！

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