前面我们一起学习了《比特币的私钥是怎么产生的》,今天我们再来学另一个重要的概念——公钥。比特币的公钥和私钥是一对秘钥对,你用私钥签名的交易(transaction),可以通过公开的公钥进行验证,以此保证私钥不被泄露出去。这种用一把秘钥签名,再用另一把秘钥对其验证的方式,被称作非对称加密算法。在比特币中,这种算法有一个独特的名字——椭圆曲线算法,如下图所示
椭圆曲线
椭圆曲线的定义非常简单,满足下面公式的所有
上面公式中,
spec256k1 椭圆曲线
实际上,spec256k1
,它是由 NIST(National Institute of Standards and Technology)这个组织确定的。
刚才说 spec256k1
所选的
p = 115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007908834671663
接着,我们再在 spec256k1
椭圆上选一个点
x = 55066263022277343669578718895168534326250603453777594175500187360389116729240
y = 32670510020758816978083085130507043184471273380659243275938904335757337482424
把该点中的
Python 2.7.10 (default, Jul 15 2017, 17:16:57)
[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 9.0.0 (clang-900.0.31)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> x=55066263022277343669578718895168534326250603453777594175500187360389116729240
>>> y=32670510020758816978083085130507043184471273380659243275938904335757337482424
>>> p=115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007908834671663
>>> (x**3+7)%p - y**2%p
0L
上面是我用 Python
算出的结果,可以看到结果符合预期。
椭圆曲线运算
上面我们已经认识了椭圆曲线,它看上去很有趣,但我觉得更有趣的是椭圆曲线的运算,公钥的算法就是运用了这些基本运算:
加法运算
无限点(point at infinity)定义
乘法运算
加法
在椭圆曲线上,任意两个点的连线会和曲线上的第三个点相交,如果前两个点重合,那么这条线为该点上的切线,有了这个条件后,我们就可以定义椭圆曲线的加法操作了
椭圆曲线上,任意两点
与 相加,等于曲线上另外一个点 ,设 和 的连线(或切线)与曲线上相交的点为 ,则 和 关于 轴对称。
接下来我们举个例子,假设椭圆曲线上有一个点
无限点(point at infinity)
无限点(point at infinity)的概念存在的原因是:可能存在两点的连线正好和
同时,无限点和任意一个点
从这个角度来看,无限点又具备了
乘法
如果加法和无限点的概念刷新了你的认知,那么乘法就亲切很多,它和我们所熟知的代数中的乘法并无差异:乘法就是加法的展开式,假设
产生一个私钥
有了以上的基础,我们才可以来计算公钥,产生公钥的算法其实就是椭圆曲线上的乘法运算:
上面公式中,
上图是一个公钥产生的示意图,如果你能看懂,恭喜你,你已经掌握了公钥的生成算法。
总结
本文我们一起学习了公钥是如何计算出来的,它背后的原理也很简单,即是利用了椭圆曲线中的基本运算法则,掌握了这些知识后,给你一个私钥,你自己也可以算出其对应的公钥了。
相关文章: