比特币的简单数学计算

比特币数学

2024 年,比特币仍然是加密货币市场的驱动力,为其他币种确定了方向和增长率。从 1 月到 12 月,主要数字资产的价值增长超过 601TP3(从 $29.08 千美元到 $47.87 千美元)。最高峰时,币值达到 $69 千美元。在这一年中,BTC 资本化 增长了 1.7 倍(从 $5,438.8 亿美元增至 $9,246.1 亿美元)。比特币如此受欢迎的原因是多方面的:安全、匿名、无国界等。但最主要的还是比特币的数学,这种加密货币正是建立在数学基础之上的。由于椭圆曲线和有限域的协同作用,该系统运行良好。

比特币的数学基础

加密货币彻底改变了所有权的通常定义。在传统世界中,拥有某物意味着处置其物理表现形式。区块链的工作方式与此不同。数字硬币是分布式账本中的记录,没有实物等价物。拥有比特币意味着通过在区块链上记录交易来随意处置它。

与传统的保险箱或保管箱相比,所有权记录是一种更安全的财产保管方式。

椭圆曲线数字签名算法机制提供了这种能力。这是一种建立在椭圆曲线和有限域基础上的加密签名系统。它无法伪造,网络中的任何人都能轻松验证其有效性。

ECDSA 包括两个独立的签名创建和验证程序。每种程序都是一种结合了多种数学运算的机制。第一个程序使用私人密钥激活交易。第二个程序通过公共字符集进行验证。

5020 $
新用户奖励!

9.8

ByBit 为加密货币交易提供便利和安全的条件,提供低佣金、高流动性和现代化的市场分析工具。它支持现货和杠杆交易,并通过直观的界面和教程帮助初学者和专业交易者。

赚取 100 $ 奖金

新用户!

9.5

最大的加密货币交易所,您可以在这里快速、安全地开始您的加密货币之旅。该平台提供数百种流行资产、低佣金以及先进的交易和投资工具。便捷的注册、高速的交易和可靠的资金保护使 Binance 成为任何级别交易者的最佳选择!

椭圆曲线

ECDSA 的概念由密码学家 Scott Vanstone 于 1992 年提出。在 BTC 协议中,a 为 0,b 等于 7。从图形上看,这个元素是这样的

比特币的简单数学计算
比特币椭圆曲线

该元素有几个有用的功能:

  • 通过曲线 2 点的非垂直线也必然与曲线相交于 3 点。
  • 如果这条线在一个地方接触到椭圆元素,那么它就会在另一个地方穿过椭圆元素。

这些特征用于点的加法和倍增。在第一种情况下,必须通过求和 P 和 Q(在图形上)画一条直线。它与曲线相交于点 R′。然后,必须在椭圆线上找到一个与 R′值相反的点。这个点可以称为 R,是 P 和 Q 的和。

比特币的简单数学计算
数值相加

要使数值加倍,可使用公式 P + P = R。考虑到元素的特性,线段应与曲线相交于 R′点,即 R 的反方向。

比特币的简单数学计算
加倍
标志

要确定标量积 R = aP(将标记 P 与自身相加若干次),需要进行这 2 次计算。

对于 BTC,R = 7P 或 R = P + (P + (P + (P + (P + (P + (P + P))))).

如果简化,就可以得到

R = P + 6P
R = P + 2 (3P)
r = p + 2 (p + 2p)。

因此,运算分为 2 个加倍步骤和 2 个加法步骤。在处理复数时,可以使用更快的方法。

有限域

在密码学中,使用的是相同的曲线,但要考虑一定的数值限制。这是一个有限域,从理论上讲,所有计算结果都属于这个域。

有时获得的数值会超出某些限制。在这种情况下,有必要结束操作,然后返回到范围的起点继续计算。这样,计算结果将始终位于最终区域内。

例如,我们可以确定整数除法的余数(模运算 - MOD):9/7 = 1,余数为 2。运算值为:9 MOD 7 = 2。有限域的边界是 0 和 6。这意味着,无论原数是多少,所有模 7 计算的结果都将落在指定的范围内。

使用公式 y2 + x3 +7 的比特币椭圆曲线是在有限域上以 67 为模定义的。在图形上,这可以用一组标记来表示。其中所有的 x 和 y 值都是 0-66 范围内的整数。当直线到达数字 67 时,就会环绕所选空间,并在另一侧继续。如果将标记 2,22 和 6,25 相加,经过它们的直线将与第三个标记 47,39 相交。计算结果将是相反的分数 47,28。

比特币的简单数学计算
通过 ECDSA 棱镜观察 BTC 曲线

用于密码学

比特币协议固定了椭圆曲线和给定空间的值。因此,网络中的每个成员只能应用某些公式。这些固定特性包括

  • 椭圆元素公式 (方程)。
  • 基地.
  • 总理模量.
  • 命令的基点 (命令)。

比特币数学使用复数来表示这些值。它们确保了加密货币网络的安全性,因为用简单的暴力方法几乎不可能找到交易或钱包的私钥。BTC 的计算值见下表。

指标结果
椭圆元素公式y2 = x3 + 7
有限场模量2²⁵⁶ - 2³² - 2⁹ - 2⁸ - 2⁷ - 2⁶ - 2⁴ - 1 = ffffffffff ffffffffff ffffffffffff ffffffffffff ffffffffff ffffffffffffffffffff ffffffffff ffffffffffffff ffffffffffffffff ffffffffffffffffff ffffffffffffffff ffffffffffffffff ffffffffffffffffff
基点04 79be776e F9dcbbdc 54a06275 ce870b27 023bfcdb 2dce58d9 59f2817b 26f81778 443ada77 26a3c875 5da5tbfc 0e2208a8 fh15b448 a6854419 8c48d08c fb10d5b8
订购fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffe baaedce4 af47a04b bfd25e8c d0366141

这一串值被称为 secp256k1。在比特币协议中,它与 ECDSA 方案结合使用。系统将私人密钥设置为一个介于 1 和一个数量级之间的数字。公开密钥通过平方乘以基础标记指数的方法从秘密密钥中获得。

如果过于复杂

比特币区块链建立在数学原理之上。网络使用数字签名方案 ECDSA 发送交易。该机制基于在一定数值范围内计算的椭圆曲线。在这些函数的帮助下,创建了一个生成私人和公共地址的复杂系统。

一方面,创建数字签名的数学顺序表明,比特币钱包的最大数量是确定的。但另一方面,计算的复杂性呈指数增长。大约需要 2¹²⁸ 次尝试才能解决这个问题。这需要的时间相当于宇宙的存在时间。

常见问题

❓ 什么是 ECDSA?

数字签名的加密机制是比特币区块链的基础系统。数字签名无法伪造,网络上的任何人都可以轻松验证其真实性。

🔑 为什么比特币区块链有私钥和公钥?

第一个功能激活交易。第二个可以通过简单的字符组合进行验证。

📈 什么是椭圆曲线?

代数术语指的是图形上与某个等式相对应的点的集合。在密码学中,这些元素被用作构建区块链的工具。

✅ 为什么比特币无法伪造?

该网络以数学运算为基础,使用庞大的数字创建私人和公共地址。要破译这些密码是不可能的。

❕ 什么是有限域?

区块链中的计算是在一定的数值范围内进行的。这是记录所有计算结果的字段。

文字有误?用鼠标选中它,然后按 Ctrl + 输入。

作者: 赛义夫德安-阿穆斯他是加密货币经济学专家。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

zh_CNChinese

拼写错误报告

以下文本将发送给我们的编辑: