公钥（Public Key）是什么？像银行卡号一样共享！-web3.0-PHP中文网

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公钥（Public Key）究竟是什么？

公钥，顾名思义，是公开的密钥。它是一种加密学的概念，主要应用于非对称加密算法中。在非对称加密系统中，存在一对紧密关联的密钥：公钥（Public Key）和私钥（Private Key）。

公开性：公钥是可以随意向他人分享的，就像你的银行卡号一样。
唯一性：每一个公钥都是独一无二的，它由其对应的私钥派生而来。
用途：主要用于加密信息或验证数字签名。
长度：公钥通常是一串较长的字符或数字组合。

公钥与私钥的关系：如影随形，缺一不可

理解公钥，就不能不提它的搭档——私钥（Private Key）。两者是紧密相连、互为补充的关系，共同构成了非对称加密的核心。

生成关系：私钥通常是随机生成的，而公钥则是通过复杂的数学算法从私钥派生出来的。这种派生关系是单向的，即你可以从私钥推导出公钥，但无法从公钥反推出私钥。
加密与解密：
- 如果你想发送加密信息给某人，你需要用对方的公钥进行加密。只有对方对应的私钥才能解密这条信息。
- 如果你想数字签名一份文件，你会用你自己的私钥进行签名。其他人可以用你的公钥来验证这个签名的有效性。
安全性：私钥必须严格保密，一旦私钥泄露，你的所有加密通信和数字资产安全都将面临风险。公钥则可以公开，它的泄露不会直接导致安全问题，但可能暴露你的身份信息。

公钥的四大主要作用

公钥在数字世界中扮演着极其重要的角色，主要体现在以下几个方面：

1. 加密通信

这是公钥最核心的用途之一。当你想向某人发送一条只有他能看到的信息时，你可以利用他的公钥进行加密。

获取接收方公钥：你需要先获取接收方的公钥，通常可以通过公开渠道或直接询问。
使用公钥加密信息：使用接收方的公钥对你要发送的信息进行加密。加密后的信息将变成一串无法直接阅读的乱码。
发送加密信息：将加密后的信息发送给接收方。
接收方私钥解密：接收方收到信息后，使用自己对应的私钥才能将信息解密，还原成原始可读内容。

潜在问题：如果我拿到了A的公钥，我能解密A的加密信息吗？不能。你只能用A的公钥来加密信息发给A。A要解密信息，必须使用他自己的私钥。这就像你拿到A的银行卡号，你只能给A转账，不能从A的账户里取钱。

2. 数字签名

数字签名是一种用于验证信息发送者身份和信息完整性的技术，公钥在此过程中发挥了关键作用。

发送方生成签名：发送方使用自己的私钥对要发送的数据进行签名。这个签名过程通常会先对数据进行哈希运算，得到一个固定长度的哈希值，然后用私钥加密这个哈希值。
发送数据和签名：发送方将原始数据和生成的数字签名一并发送给接收方。
接收方验证签名：接收方收到数据和签名后，会进行两步验证：
- 使用发送方的公钥解密数字签名，得到原始的哈希值。
- 对收到的原始数据再次进行相同的哈希运算，得到一个新的哈希值。
- 比较这两个哈希值，如果两者一致，则说明数据在传输过程中没有被篡改，并且确实是由持有对应私钥的发送方发送的。

潜在问题：数字签名能保证信息的机密性吗？不能直接保证。数字签名主要用于验证身份和数据完整性。如果需要机密性，通常还需要结合加密通信（如使用接收方的公钥加密数据）来实现。

3. 身份验证

在许多安全协议和系统中，公钥被用于验证用户的身份，例如SSH登录、TLS/SSL证书等。

注册公钥：用户在服务器上注册自己的公钥。
客户端挑战：当用户尝试登录时，服务器会生成一个随机的“挑战”数据并用用户的公钥加密。
用户响应：用户的客户端使用其私钥解密挑战数据，并将解密后的结果发送回服务器。
服务器验证：服务器验证返回的结果是否与原始挑战数据匹配。如果匹配，则证明用户持有正确的私钥，从而验证了其身份。

4. 数字资产地址

在区块链领域，例如比特币或以太坊，公钥是生成数字资产地址（类似于银行卡号）的基础。用户的公钥经过一系列哈希运算和编码后，就形成了可以向他人公开的接收数字资产的地址。

私钥生成：用户首先生成一个随机的私钥。
公钥派生：从私钥派生出公钥。
地址生成：公钥经过哈希算法处理，并加上校验码，最终生成一个公开的数字资产地址。
接收资产：任何人都可以向这个地址发送数字资产。
花费资产：只有持有对应私钥的用户才能签名交易，从而花费或转移这些数字资产。

潜在问题：我可以直接使用公钥作为数字资产地址吗？通常不行。出于隐私和安全考虑，数字资产地址通常是公钥经过哈希处理后的结果，而不是公钥本身。哈希处理可以使地址更短，并且在一定程度上增加匿名性，因为从地址无法直接推导出公钥，更无法推导出私钥。

如何安全地使用和管理公钥？

尽管公钥是公开的，但安全使用和管理它仍然很重要，特别是在涉及到私钥和数字资产的场景中。

验证公钥的真实性：在接收或使用他人的公钥进行加密或验证时，务必验证其真实性。避免通过不安全的渠道获取公钥，以防“中间人攻击”，即攻击者用自己的公钥替换合法公钥。
保护好对应的私钥：公钥的安全离不开私钥的妥善保管。私钥一旦泄露，公钥所提供的所有安全保障都会失效。
定期备份：如果你的公钥与重要的私钥相关联（例如数字资产），请务必定期备份你的私钥，并将其存储在安全、离线的位置。
谨慎对待公钥的关联信息：虽然公钥本身是匿名的，但如果你在公开场合将你的公钥与你的真实身份关联起来（例如在个人网站上公布你的公钥，并注明这是你的），那么攻击者就可以将你的数字身份与现实身份联系起来。
使用可靠的工具和平台：在生成、管理和使用公钥/私钥对时，始终选择经过安全审计、信誉良好的软件、硬件和平台。

数字资产交易平台与公钥的应用

在数字资产交易领域，公钥的应用体现在每个用户的充值地址上。以下是市场上排名前三的交易平台，它们都使用了基于公钥派生地址的机制，确保用户的资产安全。

1. Binance（币安）

全球领先的数字资产交易平台，提供广泛的交易对和金融服务。

提供多样化的数字资产交易服务。
用户充值地址基于公钥派生。
强调安全措施和用户资产保护。

2. OKX（欧易）

全球知名的数字资产交易平台之一，提供现货、合约等多元化服务。

支持多种数字资产的交易。
每个充值地址都与用户的公钥相关联。
致力于提升平台安全性和用户体验。

3. Huobi（火币）

老牌数字资产交易平台，在全球范围内拥有广泛用户群体。

提供丰富的数字资产交易产品。
用户的充值和提现都依赖公钥地址。
注重合规性和平台稳定性。

公钥在日常数字生活中的其他应用

除了上述核心功能和数字资产领域，公钥还广泛应用于我们日常数字生活的方方面面，默默地守护着我们的数据安全和隐私。

安全套接层 (SSL/TLS)：
- 当你访问以“https://”开头的网站时，你的浏览器和网站服务器之间会建立一个安全的加密连接。
- 这个过程就使用了公钥加密技术，网站的服务器会向你的浏览器发送一个包含其公钥的SSL证书。
- 你的浏览器使用这个公钥来加密会话密钥，然后服务器用对应的私钥解密，从而建立一个安全的通信通道。
- 这确保了你与网站之间的所有数据传输都是加密和防篡改的。
SSH（安全外壳协议）：
- SSH 是一种用于安全远程登录服务器的协议。
- 用户可以将自己的公钥上传到远程服务器上。
- 当用户尝试通过 SSH 连接时，服务器会使用用户的公钥进行身份验证，而不是依赖密码。
- 这种方式比传统的密码验证更加安全和便捷。
电子邮件加密：
- 例如使用 PGP (Pretty Good Privacy) 或 GnuPG 等工具，可以对电子邮件进行加密和数字签名。
- 你可以用接收方的公钥加密邮件内容，确保只有他能阅读。
- 你也可以用自己的私钥对邮件进行数字签名，让接收方验证邮件确实是你发送的，且未被篡改。
软件更新验证：
- 许多软件开发商会对其发布的软件更新包进行数字签名。
- 用户下载更新后，可以使用开发商的公钥来验证更新包的签名。
- 这可以防止恶意攻击者篡改软件更新包，并确保用户安装的是官方且未经篡改的版本。
数字证书：
- 数字证书是一种电子文档，它将公钥与实体（如个人、组织或服务器）的身份绑定。
- 证书由受信任的第三方（称为证书颁发机构，CA）签名，以验证公钥的真实性。
- 广泛应用于各种安全协议和身份验证场景。