私钥是什么？它为什么重要？

私钥（Private key）在密码货币的世界里是最敏感、最重要的东西。我们建议所有有志成为老手的用户学学私钥的本源、相关推理和作用。在本文中，我们会解释私钥是怎么来的，它跟你的密码学货币资产有何关联。

私钥对于密码学货币来说意味着什么

归根结底，持有密码学货币就是持有私钥。在现实世界中，拥有实物财产通常指的是拥有写有你的名字的契据或收据，但是 在密码学货币世界中，拥有某个资产就是掌握某个信息 。简言之，掌握了私钥就等于拥有了（这把私钥所能掌控的）密码学资产。

- 在密码学货币世界，“所知即所得” 就是绝对真理 -

所有资产都可以通过 交易 来操控。在现实世界，交易通常都需要签名授权。然而，在密码学货币世界，所有交易的授权都必须使用相关的 私钥 。私钥的作用是配合密码学算法，生成一笔交易的数字签名。签过名的交易表示私钥持有人许可了他人对自己所持有资产的权限。虽然任何人都能生成与你的数字资产相关的交易，但是只有持有对应私钥的人才能签署该交易。

虽然在现实世界中虚假签名是个问题，但是密码学货币世界的安全性受其密码学性质保护。迄今为止，还没有听说过哪个黑客在没有私钥的情况下成功签署交易的。

- 币圈有句名言 “没有私钥，币就不是你的”，这是因为签名交易、转移资产的能力完全系之于私钥，拿到一把私钥之后，不管是谁，都能转走这把私钥对应的资产 -

什么是私钥？

从实际角度来看，私钥就是一个数字（这个数字的大小在一定范围内），可以用来花费资金（这就是我们为什么要好好保管私钥的原因）。从数学角度来看，私钥就是一个 随机生成的正整数 。以下是从技术角度给出的更准确的描述：

私钥是一个在特定的正数范围内通过随机数生成器得到的数字，具有密码学意义上的强随机性特点。

在大多数情况下，计算机使用 伪随机数生成器（PRNG） 生成这些随机正整数（真正的随机数生成器很难找到。这些生成器通常需要专门的硬件，并使用物理源，如电路中的热噪声或盖革计数器的精确计时）。PRNG 是一种密码学加强型函数，需要输入一个熵足够大的值作为随机种子。

熵是一个复杂的概念，但是它的目的很简单：为函数带来不可预测性。通过使用安全的熵源，PRNG 可以创建出伪随机数，其非随机性概率是可以忽略不计的（在可接受的特定范围内）。

- Linux 系统中的 “/dev/urandom” 和 Microsoft Windows 系统中的 “rand_s” 常作为 PRNG 的熵源，用来生成安全的随机数。在上图中，“range”既是数学概念里的范围，又指计算机用来生成随机数的字节大小。（由图可看出，RPNG 的作用就是在一个很大的范围内取出一个值；而熵保证了这个过程是足够随机的） -

在创建以太坊或比特币私钥时，PRNG 的取值范围是从1 到 2256 - 1（想象一个由数字 0 到 9 组成、长达 78 位的密码锁）。由于这个范围很大，生成两个相同私钥的概率低到可以忽略不计，这就是为什么其他用户不太可能创建出跟你一模一样的私钥。你的私钥是从一个巨大的整数集合中选出来的 —— 几乎与整个宇宙中可见原子的总数差不多。

- 比特币和以太坊都采用了 1 到 2256 - 1 的范围，在这两条链的公钥生成算法下是可行的。例如，以太坊采用椭圆曲线（尤其是SECP-256k1）来生成公钥。在最初的 黄皮书 中，Gavin Wood 博士将私钥定义成是在 [1, secp256k1n − 1] 范围内随机选出的正整数（大端格式下长度为 32 的字节数组）。关于所有正式定义，请查阅黄皮书。-

私钥、公钥和地址

由于私钥必须保密，我们还需要一种机制来标记发帐的目的地。因此，所有区块链都引入了 地址 （根据私钥计算出的一串独一无二的数字）这一概念。地址就是密码学资产的存储位置，（如有需要）可以分享给任何人，这样他们就能给你转账（也能知道你的密码学资产余额）。

区块链地址是通过 公钥 创建的，以确保你是这个地址的所有者。再往回推，公钥是通过私钥生成的。这个过程是 单向 的，也就是说你可以通过私钥计算出账户地址，但是不能通过账户地址倒推计算出私钥（哪怕是您自己，也做不到）。

私钥可以推出公钥，公钥可以推出区块链地址。但是，区块链地址无法用来推出公钥，公钥也无法用来推出私钥。

这一 单向 过程是通过 密码学陷门函数（cryptographic trapdoor function） 实现的。陷门函数是一种单向函数，一个输入值只能导致唯一的输出值，但是不能根据输出值倒推原始的输入值。不同的区块链生态系统采用不同的单向函数。例如，最流行的区块链系统使用基于椭圆曲线的代数结构来生成公钥。无论这些代数结构具备哪些特征，其结果始终是 确定的 ：公钥是与私钥一一对应的，同一个私钥永远只能生成同样的公钥。

- 虽然比特币或以太坊等流行的区块链使用 ECDSA 算法，用椭圆曲线 secp256k1上的固定点乘以私钥，即得出公钥。其它区块链项目也采用类似的方法。例如，门罗使用的是 EdDSA 算法和 Curve25519 曲线，Polkadot 和 Substrate 使用的是 sr25519 算法和 Ed25519曲线。所有这些区块链都基于 1 到2256 - 1 范围内的私钥生成公钥。-

区块链地址也是用单向函数计算出来的，用的就是所谓的哈希函数。比特币和以太坊地址都是在公钥的基础上通过一个或多个 密码学加强型哈希函数 创建的，只不过不同的区块链会采用不同的算法。鉴于这些哈希函数的运作方式，你绝对可以相信你的公钥和私钥对应的区块链地址是唯一的。

- 以太坊账户是公钥的 Keccak-256 哈希值，但是只保留计算结果最右边的 20 个字节。比特币私钥使用 SHA-256 和 RIPEMD-160，Polkadot 和 ZCash 使用 Blake2b。所有这些哈希函数都是抗碰撞的，因此两个公钥生成同一个账户地址的可能性很低，而且保证了用地址反推私钥的唯一方式是经济效率极低的暴力破解。我们并不能保证这些哈希函数不会被破解，但是迄今为止，还没有哪个区块链使用的哈希函数已被证明遭到破解。-

一点点数学就可以保守秘密

密码学资产的安全性源自私钥背后的密码学和数学——只要我们保管好自己的私钥即可。迄今为止，还没有人可以通过暴力破解方式找到与你的区块链地址对应的私钥，因为这需要消耗的能量比太阳存储的能量都多。在 Portis，我们采取了谨慎的措施，来确保你的私钥是基于只有你知道的数据安全生成的（欲知详情，请阅读我们的白皮书）。

作者: Jose Aguinaga ； 翻译&校对: 闵敏 & 阿剑;原文标题《科普 | 私钥是什么》