由于比特幣的去中心化安全機制是完全建立在密碼學基礎之上的，所以比特幣家族又被稱為“密碼學貨幣”，可以說密碼學是比特幣比特幣誕生的基石之一。
加密的定義：通過把信息變得混亂，使未經授權就的人無法訪問它，而被授權的人能夠訪問的一種方式。加密過程要保證信息的保密性、完整性、不可否認性。
1 密碼學的發(fā)展
1.1古典加密技術
密碼學的發(fā)展經歷了從經典加密技術（對稱加密）到現(xiàn)代加密技術（非對稱加密的）的過程，經典加密技術通過某種不為人知的算法，將明文經過加密得到密文，此密文只有通過對應的解密算法才能轉換成明文。比如明文是bitcoin，加密算法規(guī)定對每個字母都按照字母表的順序向后移動三位即
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z a b c
這樣變換后的密文就變成elwfrlq，這樣如果不知道解密算法，別人就無法識別，當然真實被應用的加密算法比這復雜的多，但是這種加密方式的安全性都依賴于加密算法，但這種加密技術很容通過頻率分析的方法破解。后來的但是計算機出現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)無論多么復雜的加密算法，都能通過統(tǒng)計分析的方式破解。
1.2對稱加密體制
對稱加密是指加密所用的密鑰和解密所用的密鑰相同，也稱為私鑰加密體制。對稱加密體制的安全性依賴與密鑰，比較著名的對稱加密算法有DES,IDEA等，由于對稱加密技術只能用于對數據的加密解密，提供數據的機密性，但無法用作數字簽名。因而我們需要新的密碼體制，非對稱加密體制應運而生。
1.3非對稱密碼體制
非對稱加密體制也叫公鑰加密技術，該技術針對私鑰密碼體制的缺陷而設計，在公鑰加密系統(tǒng)中，加密和解密是相對獨立的，加密和解密使用不同的密鑰，加密密鑰叫做公鑰是公開的，任何人都可以使用，解密密鑰叫做私鑰，只有解密者知道。在非對稱加密體制中，加密過程如下，加密放使用公鑰加密，將密文發(fā)送給使用后，解密放使用對應的私鑰解密。在用作數字簽名時，發(fā)送方通過私鑰對消息加密，生成數字簽名，接收方通過對應的公鑰驗證數字簽名的合法性。
2 密碼學在比特幣中的應用
2.1用戶賬戶
比特幣的實現(xiàn)依賴于密碼學技術，其中比特幣賬戶采用了非對稱加密算法，用戶自己保留私鑰，對其發(fā)出的交易進行簽名，并公開私鑰。比特幣的賬戶地址就是用戶的公鑰經過一系列hash及編碼運算后生成的160位字符串。在一次交易中，付款人通過收款人的公鑰對本次交易進行簽名，收款人收到交易后就能通過收款人的私鑰驗證本次交易是否合法。
2.2哈希算法
Hash算法能將任意長度的二進制（明文）映射為較短的固定長度二進制值（Hash值），并且不同的明文很難映射為相同的Hash值。
Hash算法滿足一下三個性質：
- 明文M的任何改變都會導致Hash值H(M)的改變；
- 在給定某個哈希函數H和哈希值H(M)的情況下，得出M在計算上時不可以行的；
- 即對于消息M1和哈希值H(M1)，找到M2使得H(M2)= H(M1) 在計算上不可行（弱碰撞）；或者，找到任意兩個M1和M2使得H(M1)= H(M2) 在計算上不可行（強碰撞）。
比特幣協(xié)議中引入了哈希函數，解決雙重支付的問題，付款人A將比特幣發(fā)送給收款人B時，在交易完成之前，即交易被寫入區(qū)塊鏈之前，A又將這些比特幣發(fā)送給了C，這時就面臨如何避免雙重支付的問題。
比特幣協(xié)議中，網絡節(jié)點通過工作量證明機制，實現(xiàn)以工作量證明問題提的解換取檢驗交易是否合法的話語權，避免了僵尸節(jié)點對不合法交易的隨意確認?；诠ぷ髁孔C明的原理，找到足夠多的網絡節(jié)點使得這次不合法交易通過及其不容易，也就避免了雙重支付的問題。關于工作量證明可以參考我的另一篇文章從分布式一致性到區(qū)塊鏈共識機制。
