深入探讨了区块链的核心机制之后，我们认识到尽管这一技术有着巨大的潜力，但在实际应用中仍面临诸多挑战。本文将直面第一个挑战——如何确认交易者的身份，并探讨解决这一问题的方法——数字签名。

阅读本文后，你将掌握以下知识点：1. 如何验证交易者的身份？2. 什么是数字签名？3. 什么是哈希函数？4. 什么是SHA256？

区块链的普及之路

在上一篇文章中，我们了解到大雄邀请全校同学共同参与一个区块链项目，他们选择放弃传统的纸质账本，转而将账目存储在每个同学电脑中的电子文档里。当前的运作模式是这样的：如果A要支付B 100元，A就在自己的电脑账本上进行记录，并通过网络将这笔账目发送给所有参与项目的同学。

在这个区块链系统中，每个人都是一个节点，我们用“广播”一词来描述将信息传递给其他节点的过程。当其他节点接收到信息后，便在自己的账本中添加这条信息。这样，一笔交易似乎就完成了，但事实并非如此。

大雄有一天收到了一条消息，但他无法确定这条消息是否真的是由静香本人发出的，小夫完全有可能发送虚假信息，让其他人误以为静香要支付他100元。这时，数字签名就扮演了关键角色，它可以帮助大雄确认消息的真实性，就像在消息末尾附上签名一样。

数字签名的奥秘

在现实世界中，签名是用来确认身份的，而数字签名也具有同样的功能，甚至在某些方面超越了传统签名。我们将在之后的内容中详细探讨这一优点。

理论上，静香需要在发送的信息末尾添加个人签名，但很快就会发现问题所在，任何人只要复制她的签名图片（或代码），就可以伪装成她本人。为了解决这一问题，密码学家们提出了“非对称式加密”（Asymmetric Cryptography）。

然而，要理解非对称式加密的原理，我们首先需要了解“哈希函数”（Hash Function）是什么。

哈希函数的奥秘

所谓的“哈希函数”，是将任意长度的信息输入，经过计算后输出固定长度的哈希值。这些哈希值必须满足两个主要条件：(1) 无法从哈希值中反推出原始信息；(2) 哈希值会随着输入信息的改变而改变。简单来说，当用户输入一段信息后，函数会生成一组看似毫无规律、随机产生的数列。

SHA256：比特币的哈希函数

SHA256是一种哈希函数，也是比特币所使用的哈希函数。当用户输入一段信息后，它会产生一组由256个0和1组成的字符串。

这256个0或1可以产生2^256种组合，这是一个极其庞大的数字！用天文数字来比喻，这个数字远远超出了“天文”的范畴。以下是一些简单的比较：

以上这些庞大的数字甚至不足以表示2^256的一小部分，可见这个数字有多么巨大。即使将全地球的电脑连接起来，到宇宙毁灭之前，也无法计算出所有的值。同时，以现有的科技，也无法从输出的内容中反推出输入的信息。正是这样的函数，在非对称式加密中发挥着关键作用。

总结

通过本文，我们了解到在区块链系统中，随着参与人数的增加，必须采用有效的方法来识别信息真伪，而数字签名正是解决这一问题的方案。数字签名是一种非对称式加密，在深入理解非对称式加密之前，我们需要了解哈希函数，而SHA256就是一种哈希函数，它被广泛应用于比特币的区块链中。掌握这些基础知识后，我们将更好地理解数字签名和非对称式加密的原理。

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