区块链的私钥有多少位，区块链币的私钥是怎么确定的？

上节课，我们介绍了区块链使用的现代密码学知识。 在本节中，我将以比特币为例，介绍安全在区块链中的使用。

我们之前说过，比特币的所有价值都存储在区块链网络中数以百万计的 UTXO（未花费的交易输出）中。 那么一个UTXO如何证明是你的而不是我的呢？ 我可以随意处理未使用的 UTXO 吗？ 如何确保我支付给别人的比特币到达我想给的人手中？ 在去中心化的区块链世界中，非对称加密算法被用于保护这一系列问题。 主要涉及私钥、公钥、地址三部分。

一、概述

比特币的所有权由数字签名、数字密钥和比特币地址决定。 每笔比特币交易都需要在区块链中存储有效的签名，只有有效的数字密钥才能生成有效的数字签名。 密钥总是成对出现的私钥和公钥。 公钥好比银行账户，私钥就是控制账户的签名。

当用比特币支付时，比特币的当前所有者提交他们的公钥和签名（私钥生成）。 网络中的每个人都可以验证交易是否有效，即付款人是否拥有交易中 UTXO 的所有权。

每个密钥对包括一个私钥和一个公钥。 私钥是一系列随机数，通常是随机生成的。 有了私钥，就可以在比特币中使用椭圆曲线乘法的单向加密函数生成公钥。 有了公钥，就可以通过单向加密哈希函数生成比特币地址。 公钥、私钥和比特币地址的关系如下：

二、私钥

比特币私钥是一串 256 位随机数。 事实上，最随机的方法是找一枚硬币，将它抛向空中 256 次。 前面记录为数字1，后面记录为数字0，这样随机得到的256位二进制数就可以作为比特币的私钥。 也许这种方法比较笨拙，但是千万不要用自己写的或者编程语言写的随机函数来生成随机数。 这些随机函数是有根据的，生成的随机数很容易追踪。 比特币的私钥空间是2的256次方，如果换算成十进制，大概是10的77次方。 可见宇宙只有1080个原子。 因此，如果比特币的私钥能够保证随机性，基本上是不可能被破解的。

三、公钥

在比特币系统中，可以通过椭圆曲线乘法从私钥计算出公钥，这是一个不可逆的过程：k=k * g。 其中k（小写）为私钥比特币私钥破解软件，g为椭圆曲线上的生成点，得到的结果k为公钥。 逆向操作基本不可能，即从已知的公钥推导出私钥，也就是使用暴力破解，反复尝试计算结果。 如果全世界的计算机都组织在一起计算，需要数万年才能破解，这显然是不现实的。

那么什么是蛮力呢？ 下面举个例子给大家做一个简单的说明。 比如我们最常骑的小黄车ofo，除了蓝牙解锁外，还可以输入密码解锁。 一般来说，小黄车的密码是四位数字，每个数字是1到4。也就是说，如果我们可以手动给小黄输入256次（4*4*4*4）组合密码car（从1111到4444），那我们肯定可以试试小黄车的密码，这样我们就可以免费使用小黄车了。 如果我们输入密码需要5秒，理论上我们可以在21分钟内打开密码锁。 以上假设都是基于没有其他办法锁定小黄车ofo。 其实，在连续多次输错密码后，通常都有锁定密码的手段。 例如比特币私钥破解软件，这就是银行避免暴力攻击的方式。 如果他们连续三次输入错误的密码，他们将锁定该帐户。

这种通过大量试错破解的方法就是暴力破解。 没有什么技巧，只要你够快，有足够的时间。 在计算机世界里，最简单的方法就是暴力破解，因为计算机的计算能力绝不是人类可以比拟的。 例如，手动打开ofo的组合密码需要21分钟，但对于电脑来说，不到1微秒。 上面说的椭圆曲线算法，就算全世界所有的计算机加起来，也需要几万年才能破解，这基本上是不可能的。

上图展示了如何通过椭圆曲线从私钥计算出公钥。 这里只是初步的感官印象。 具体技术细节涉及现代密码学知识。 如果你有兴趣，请留言，我会详细告诉你。

四.地址

地址是一串数字和字母，可以在区块链上广播并为所有人所知。 公钥生成的比特币地址（也是一串数字和字母）以数字“1”开头。 比特币地址可以通过单向加密哈希算法从公钥中获得。 其中，使用了SHA256和RIPEMD160。 以公钥K为输入，计算其SHA256哈希值，并根据计算结果计算RIPEMD160哈希值，得到长度为160位（20字节）的地址。 然后，我们可以通过“Base58Check”编码得到我们共同的比特币地址。

什么是“Base58Check”？ 我们应该从二进制开始。 众所周知，我们的钥匙都是0/1的计算机编码规则，但是在现实中存在一个问题，就是在实际使用中不太好记。 不信我给你一个0/1的字符串，长度为512，复制10次，至少有一次是错误的。 也就是说，如果你这样记录你的私钥，在使用10次之后，你至少会犯一次错误，然后你至少会出现一次支付失败。 为了便于记忆，用十六进制代替二进制，即0到9的十个数字加上A到F的六个字母作为计数方式。 4 位二进制形式 1 位十六进制形式。 长度为52的0/1串变成128位，便于记忆。 接下来，为了便于记忆和存储，出现了Base64编码方式，经过四次压缩。 但是BASE64也容易认错，

又变成了Base58。 Base58是26个大写字母+26个小写字母+10个数字，然后去掉这四个元素：数字“0”，大写字母“O”，大写字母“I”，小写字母“l”。 Base58Check在base58的基础上增加了教研功能。

公钥通过哈希函数生成比特币地址。 当然，准确的说是两次哈希（SHA256+RIPEMD160）+一次编码（Base58Check），所以很多时候比特币地址其实可以理解为公钥。 当然，并不是所有的地址都是公钥，也有可能是一个可编程的脚本（这个其实就是我以后重点关注的智能合约的前身，不过比特币普遍支持，以太坊加强了对智能合约的支持） .

在本课中，我们介绍了私钥、公钥和地址。 可以说私钥在区块链中非常重要。 由于它的匿名性，如果你想证明“你是你”，这枚币就属于你。 唯一的办法就是用私钥做数字证明。 私钥的丢失或复制意味着财产的转移。 因此，在区块链中，如何保护私钥的安全是重中之重。 一般大家都把密钥对保存在“钱包”里。 下一课，我们将为大家详细介绍什么是“钱包”。 .