如何在NEO区块链上实现信息加密
华胥
发表于 2022-12-14 11:11:40
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首先让我们再来研究一下NEO区块链交易的剖析图。& v) i3 l% p) [$ X
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NEO交易
上图显示的是交易的基本内存结构。当用户在链上发送GAS或NEO时,钱包客户端就会创建这个数据包并向全网广播。如果你还想了解轻客户端创建或交易基本结构的详情,请参阅Andrei在Steemit上发布的《如何创建NEO轻客户端——区块链开发者的入门“毒品”》。: ]& k+ `9 e3 L8 L4 C; Q
关于信息通讯,我们关注的只是紧随输入数据之后的元数据,但NEO交易还有一个鲜为人知的功能,即用户可以给任何交易附加交易属性。交易属性是一个广义的概念,基本上指额外的数据信息。所以用户在发送任意数量的NEO或GAS时都可以在交易属性域中附加信息。注:上述机制不适用于NEP-5代币资产。
例如我可以给我的朋友发送0.0000001个GAS并附上信息“你好”。尽管我举例说明的这则信息看似无关紧要,但它却能永久地存储在区块链上,且无法删除。但正如我之前所说的,如果每个人都能看到这则信息,那这则信息也失去了意义。所以我们应该怎样防止信息泄漏呢?
回顾总结一下,我们希望实现以下目标:
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上述操作理论上来说非常简单,我可以创建一个密钥来加密信息,然后把密钥告诉朋友,接着他(她)就能使用密钥来解密信息了。% Y2 i8 t' T' F8 i1 Q1 k( p2 N2 I
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但如果我想给10个甚至100个朋友发送信息呢?如果用创建密钥的方法,我就需要为每个朋友创建一个密钥,并追踪所有密钥,因为如果他们共用一个密钥,那么他们就能互相解密信息了。此外,怎样才能把我创建的密钥安全地发送给朋友呢?* v5 P) ~! o; |# G5 |2 G2 D
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回顾总结一下,在区块链上发送加密信息需要完成以下步骤:1 s& X5 ], Z. @
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生成密钥
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2 将密钥告知朋友
使用密钥加密信息" L0 P- V( o" d+ n
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将加密信息附加在NEO交易的交易属性域中并发送% C& ], }$ j8 q- v: @% \# k
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创建新钱包涉及四个关键要素:公钥、私钥、NEO地址和WIF。! j5 ? d3 _3 Y0 @4 g/ S
通过WIF或私钥可以推断公钥和NEO地址,但反之却不可行。下面我们就来看下怎样使用这些要素来生成密码。
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我继续沿用密码学的经典案例Alice和Bob的故事。Alice想给Bob发送一条仅限他俩阅读的信息,想要实现这点,Alice和Bob之间就得有一个共享密钥。相当于步骤1-2的操作。" D8 M& I, B9 P n4 q4 ~
首先,Alice和Bob拥有一对密钥,$ ?2 v* N0 e5 W1 x- c& r$ w
( Z, K+ I9 W0 k
接着,Alice和Bob互换公钥,
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Alice与Bob互换公钥
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互换公钥后便可使用一种称为椭圆曲线密钥交换体制(ECDH)(见维基百科)的常见技术创建双方的“共享密钥”。(https://en.wikipedia.org/wiki/El ... fie%E2%80%93Hellman)
ECDH是一种匿名密钥协商协议,密钥对可基于此协议利用椭圆加密技术生成共享密钥。
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那么现在加密所需的所有要素都交代完毕。5 z, A# f) B4 [; H' d) Y, d
使用公钥和私钥生成共享密钥
我不会演示共享密钥生成过程涉及的所有算法,请参考上方链接深入了解ECDH。
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下方是我编写的Go程序,演算结果如下(私钥已移除)
Alice’sNEO adress = AQpkhLEdcvmBbBb1TAb7BeVyLTweHSfTe5
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Bob’s NEO address = AH6Wd2j3d6BQhSDSSyGPjDKTgii2gxHLPW
Alice’s public key =03c8cbdc902fc302329132c56a8c9535f9c86952ddf539679fc1ba29091aaaf2da
Bob’s public key = 03c075742edf955c47700586a849b453b21ee5a50129546576b673579600aef557$ g" b; s3 I B. Z1 H$ k4 \1 d7 `, f
Alice’s shared secret (Bob’s public key + Alice’s private key) =2e29b2afffecec017e3dd11e2061cae2a77957d9cc364cf7c837c8efc95f94d5
Bob’s shared secret (Alice’s public key + Bob’s private key) =2e29b2afffecec017e3dd11e2061cae2a77957d9cc364cf7c837c8efc95f94d54 e) O1 D" p2 J# q
结果显示Alice和Bob的共享密钥是完全一致的,故称之为“共享密钥”。/ T- h( N* f3 Q- X/ V0 J! j# P
现在Alice和Bob可以使用衍生的共享密钥和对称密钥算法(见维基百科:https://en.wikipedia.org/wiki/Symmetric-key_algorithm)
(如高级加密标准,见维基百科:https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Encryption_Standard) 来加密信息了。9 Z3 l& ?, {' n: f5 y) O7 I
使用共享密钥加密信息
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信息已安全加密亟待发送,这时我们将加密信息插入到NEO交易的交易属性域中,得到的结果如下。
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Alicesent QcwFUOqIaUY1heZi3eutnTMQUMy4EwrLyA== to Bob
Bob sent pZWXtZeg6-pTHlk2deInSDcL9NaVzZm-xUEUA8d__g== to Alice
1 X. k2 C* c3 v
在不解密的情况下,我们就无从得知Alice与Bob的对话内容,但如果没有共享密钥也就无法完成解密。& q1 p' `3 T8 e- D* Y
所幸Alice与Bob先前互换过公钥,因此两人对共享密钥都有访问权限,因此他们可以使用共享密钥来解密对方发送的信息。. ?2 a$ s% M1 H
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使用共享密钥解密信息
这就是使用ECDH加/解密信息的方法。. x4 Z) Z y; p: o; V& n
回顾总结一下,Alice与Bob互换了公钥,因此可生成完全一致的共享密钥。共享密钥可用来加解密各自的信息。上文仅是ECDH的基本介绍,下文将讲解怎样使用ECDH为NEO区块链上的信息加密。
Bob可以给Alice发送0.00000001个GAS,并在交易属性域0x02或0x03中附上他的公钥。% w r1 ] ]# r5 @
鉴于Alice知道Bob的地址并且知道Bob给自己发送了一笔交易,因此应用程序应该可以从交易属性数据中获取Bob的公钥。& N& ]$ i! m& y, H( c
; A0 x K' G) S5 w$ v, j/ I. B
她的应用可以使用Bob的公钥和Alice的私钥生成一个共享密钥,使用共享密钥加密信息,再将此加密信息放入交易属性域oxfo中,同时将Alice的公钥放入oxo2中。+ J! {. t4 T& ~/ ~0 C
* a. E; B0 w) U
收到交易信息后,Bob的应用可以抓取Alice附在交易属性中的公钥与加密信息,接着开始解密。
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