非對稱式加密演算法

什麼是非對稱式加密演算法？

非對稱式加密演算法是一種密碼學方法，透過「公鑰」與「私鑰」配對，應用於資料加密和數位簽章。公鑰可公開分享，私鑰則由持有人嚴格保管，絕不可外洩。

這項機制有效解決開放網路下的兩大挑戰：安全通訊（他人可用你的公鑰加密資料，僅能用你的私鑰解密）以及身分認證（你用私鑰為訊息簽章，任何人都能用公鑰驗證簽章）。在區塊鏈體系中，非對稱式加密是錢包地址、交易簽章、智慧合約權限與跨鏈通訊的基礎。

非對稱式加密演算法的運作原理

非對稱式加密採用「金鑰對」架構，公鑰與私鑰透過數學演算法緊密關聯，類似電子郵件地址（公鑰）與密碼（私鑰）的關係。

加密與解密：若需安全傳遞訊息，對方會使用你的公鑰加密內容，你則用私鑰解密。即使訊息在公開網路傳輸，也只有你的私鑰能解開內容。

數位簽章與驗證：簽章即用私鑰為訊息的「指紋」（通常為雜湊值或摘要）加蓋印記。其他人可用你的公鑰驗證簽章的真實性與訊息完整性——既證明你本人授權，也確保內容未遭竄改。在區塊鏈交易中，錢包用私鑰簽章，網路節點用公鑰驗證，驗證通過後才會打包進區塊。

難以偽造的關鍵原因：演算法設計確保僅憑公鑰幾乎無法推算出私鑰，這需要極為龐大的運算資源，也正是其安全性的根本。例如，橢圓曲線演算法仰賴離散對數問題的高運算難度。

非對稱式加密在Web3的應用

於Web3場景下，非對稱式加密為去中心化身分與授權提供底層支撐，讓用戶在開放網路中無需傳統帳號密碼即可安全協作。

錢包地址與帳戶識別：多數公鏈錢包地址由公鑰推導而來。地址可公開收款，但僅有對應私鑰持有人才能操作資產。

交易簽章與廣播：發送資產或和智慧合約互動時，錢包會以私鑰簽章，區塊鏈節點用公鑰驗證後資料才會上鏈。

智慧合約角色與權限：合約通常要求特定公鑰簽章授權相關操作，如管理員更換、升級或多簽審批等。

跨鏈訊息與驗證：跨鏈橋或訊息協議要求源鏈用戶用私鑰簽章事件，目標鏈則用一組公鑰驗證，防止偽造。

非對稱式加密如何產生金鑰對？

金鑰對由高安全性的隨機數產生器與數學演算法生成。隨機性是安全的關鍵，若隨機性不足，金鑰安全將受到威脅。

步驟1：選擇演算法類型。主流有橢圓曲線演算法（如ECDSA、Ed25519）及RSA。Web3錢包多選用橢圓曲線演算法以兼顧安全與效能。

步驟2：利用安全隨機數產生器生成私鑰（大整數或位元組序列）。許多錢包會將其轉換為「助記詞」，方便以人類可讀單字備份。

步驟3：依演算法規則由私鑰推導公鑰，公鑰可經雜湊、編碼進一步生成地址。

重要建議：

• 確保隨機來源安全可靠，優先採用系統級或硬體級隨機產生器。切勿用簡單腳本產生金鑰。
• 私鑰與助記詞應離線備份，嚴禁截圖或上傳雲端，建議手寫多份妥善保管。
• 建議使用硬體錢包產生及儲存金鑰，以防範惡意軟體風險。

非對稱式加密演算法與對稱式加密演算法的差異

核心差異在於加解密是否使用同一把金鑰。對稱式加密以單一金鑰完成加解密，類似一把門鑰匙；非對稱式加密則以一對金鑰運作，公鑰用於公開操作，私鑰用於機密操作。

效能與應用場景：對稱式演算法速度快，適合大檔案或持續性資料流加密；非對稱式演算法則更適合連線建立、金鑰交換、授權及身分驗證。

混合加密已成業界標準：實務上，常用非對稱式加密協商會話金鑰，再以對稱式加密傳輸資料，兼顧安全與效率。此設計廣泛應用於鏈下通訊（如TLS）及部分鏈上協議。

主流非對稱式加密演算法

各種常見演算法各具特色，適用於不同場景：

• RSA：歷史悠久，廣泛用於金鑰交換與憑證。金鑰長度較長，簽章與加密機制成熟，但鏈上地址生成較少直接採用。
• ECDSA：基於橢圓曲線，兼具高安全性與高效能。比特幣與以太坊帳戶普遍採用secp256k1曲線的ECDSA簽章。
• Ed25519：另一種橢圓曲線演算法，強調速度與安全性。Solana等區塊鏈廣泛採用Ed25519進行帳戶簽章。
• BLS（Boneh–Lynn–Shacham）：支援簽章聚合，可將多個簽章合併，減少資料量。以太坊信標鏈於驗證者聚合場景下採用BLS。

應用現狀（截至2025年12月）：比特幣、以太坊等主流公鏈帳戶層採用ECDSA，Solana採用Ed25519，以太坊共識層採用BLS聚合簽章以提升驗證效率。

Gate平台的非對稱式加密應用

在交易平台業務流程及鏈上操作中，非對稱式加密是驗證用戶授權的核心機制。

錢包連結與授權：於Gate Web3服務中，連結外部錢包會彈出「簽章請求」，你用私鑰簽章授權，平台透過公鑰驗證，確保授權真實有效。

鏈上轉帳與提幣：將資產由Gate提領至鏈上地址時，鏈上交易需由錢包私鑰簽章。平台展示交易明細，錢包簽章，網路驗證後方可執行。

裝置安全與金鑰管理：Gate支援硬體安全金鑰（如FIDO2）用於登入或操作確認，依賴非對稱簽章挑戰與驗證，有效防範帳戶遭盜用。

非對稱式加密演算法的主要風險

主要風險集中於「私鑰安全」與「簽章內容」兩大面向。

私鑰洩漏：私鑰一旦洩漏，資產即有被盜風險。切勿拍照或上傳助記詞，並警惕惡意軟體及假錢包。

隨機性不足：私鑰隨機性若不足，容易遭破解。務必使用權威錢包或硬體設備，避免自行產生金鑰。

簽章釣魚：惡意網站可能誘導你簽署看似無害、實則高風險的訊息。簽章前請務必核對合約地址、方法、參數與金額。

地址混淆與惡意腳本：攻擊者可能竄改相似字元或QR code，導致資產誤轉。複製貼上地址後，務必多管道核對首尾字元。

防護建議：

• 優先選用硬體錢包或權威錢包，並停用無關瀏覽器外掛。
• 大額資產建議啟用多簽或分層權限。
• 助記詞離線多份備份，確保安全無虞。
• 僅於可信DApp上簽章，必要時先以小額測試。

非對稱式加密演算法的未來趨勢

未來主要趨勢包括可組合性、抗量子安全與用戶友善帳戶模型。

抗量子加密：量子運算可能威脅現有演算法，產業正積極推動「後量子演算法」與混合簽章的研發，協助平滑過渡。

聚合與擴展性：BLS聚合簽章能減少資料體積、提升驗證速度，適用於Rollup、跨鏈驗證及大規模共識網路。

帳戶抽象與MPC：帳戶抽象支援靈活權限與恢復機制，MPC（多方安全計算）讓錢包不再依賴單一私鑰，降低單點故障風險。

總結：非對稱式加密是Web3安全的核心。理解金鑰對、簽章與驗證機制，掌握金鑰產生及儲存最佳實務，並持續關注抗量子與簽章聚合的發展，將助你安全高效參與開放網路。

常見問題

Base64編碼是一種加密演算法嗎？

Base64不是加密演算法，而是一種編碼方案。Base64將二進位資料轉為可列印的ASCII字元，不涉及金鑰，任何人都能輕易解碼。真正的加密演算法（如RSA或AES）需金鑰解密。Base64僅用於資料在傳輸或儲存時的格式化處理。

SHA256與非對稱式加密演算法有何不同？

SHA256是一種雜湊演算法，產生不可逆的數位摘要，主要用於驗證資料完整性。非對稱式加密則透過公鑰/私鑰對實現加解密。SHA256無法還原原始資料，非對稱加密則可用私鑰解密，兩者用途截然不同。

對稱加密與非對稱加密有何不同？

對稱加密以同一把金鑰進行加解密（速度快但金鑰分發困難），非對稱加密則以公鑰加密、私鑰解密（更安全但計算量大）。非對稱加密適合初始金鑰交換，對稱加密適合大量資料加密。Web3錢包通常結合兩者優勢。

為什麼只有私鑰能解密公鑰加密的資料？

這源自非對稱加密的數學結構：公鑰與私鑰透過特殊函數關聯（如RSA的大數分解）。公鑰僅用於加密或驗證簽章，解密則仰賴私鑰中的秘密因子。這種單向設計確保即使公鑰洩漏，也無法解密資料。

私鑰遺失還能找回嗎？

無法——私鑰一旦遺失即無法恢復。非對稱加密本質上每把私鑰都是唯一且不可逆的，這也是其安全保障。請務必將私鑰（助記詞或金鑰檔案）離線安全備份，並於Gate等平台啟用雙重驗證（2FA）及資金密碼保護。