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【算法】椭圆曲线签名(ECDSA)

🤔什么是椭圆曲线签名(ECDSA)?

椭圆曲线签名算法(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm,简称 ECDSA)是一种基于 椭圆曲线密码学 的数字签名算法。它主要用于加密货币(如 Bitcoin、Ethereum 和 Tron)中来生成和验证交易的签名。

👉椭圆曲线密码学(Elliptic Curve Cryptography,ECC)

  • 椭圆曲线密码学(ECC) 是一种公钥密码学算法,基于椭圆曲线数学问题。
  • 相较于传统的 RSA 加密算法,ECC 能在较小的密钥长度下提供相同的安全性。这使得它非常适合在区块链和移动设备等资源有限的环境中使用。

👉ECDSA 的原理

1、私钥:

  • 私钥是一个随机生成的数字。它是唯一的,并且由用户自己保管。
  • 在签名时,私钥用于生成签名的核心数据。

2、公钥:

  • 公钥是从私钥通过椭圆曲线数学公式计算得出的。
  • 公开的公钥可以用来验证由相应私钥生成的签名。

3、签名过程:

  • 对消息(例如交易数据)进行哈希,生成消息摘要(一般使用 SHA256)。
  • 使用私钥对消息摘要进行签名。签名是通过椭圆曲线运算生成的一个数字对(r 和 s),这对数字是签名的核心。

4、验证签名:

  • 接收方可以使用发送方的公钥来验证签名的有效性。
  • 通过椭圆曲线计算验证签名是否与消息匹配,确保消息没有被篡改。

👉椭圆曲线签名的组成部分

在 ECDSA 中,签名由以下三部分组成:

  1. r:一个随机数(32 字节)。
  2. s:另一个与消息和私钥相关的数字(32 字节)。
  3. v:恢复码,用于在恢复公钥时校验签名的有效性(1 字节)。通常 v 的值为 27 或 28,表示椭圆曲线签名的恢复类型。

签名的格式通常是:r + s + v。

👉为什么使用椭圆曲线?

  • 效率高:椭圆曲线加密算法在给定相同安全性水平下,所需的计算量和密钥长度远低于传统的 RSA 算法。

  • 密钥短:例如,使用 256 位的椭圆曲线密钥就能提供与 3072 位 RSA 密钥相同的安全性,这对于存储和计算都非常有利。

  • 广泛应用:在比特币、以太坊、Tron 等区块链系统中广泛使用,作为交易签名和验证的核心算法。

😇椭圆曲线签名的应用

1. 区块链交易验证:

在区块链中,交易通常是由用户用私钥签名的,然后其他节点使用公钥来验证该签名,确保交易数据的完整性和合法性。

例如,在 Ethereum 或 Tron 中,你用私钥签名一笔交易,然后网络上的其他节点会使用你的公钥验证签名是否合法。

2. 数字身份认证:

使用椭圆曲线签名技术,可以确保只有持有私钥的人才能发起交易或修改账户信息。通过这种方式可以确保区块链的安全性。

3. 消息的完整性:

通过对消息的哈希签名,可以确保消息没有被篡改。如果有人篡改了消息,签名就不再有效,验证失败。

🤠总结

椭圆曲线签名(ECDSA)算法是区块链中用于生成和验证交易签名的标准方法。它通过私钥对交易数据进行签名,并通过公钥验证签名的有效性,保证交易数据的安全性和完整性。由于椭圆曲线加密算法的高效性和较小的密钥尺寸,它在区块链和其他加密应用中得到了广泛使用。

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