五、公鑰與私鑰
在老張寫給老王的交易文件裏出現了一個新名詞：公鑰。什麽是公鑰？既然有公鑰，那麽有沒有私鑰呢？
有的。公鑰（public key）和私鑰（private key），正是我們即將介紹的另一組新概念。
俗話說，一把鑰匙開一把鎖。然而，在公鑰和私鑰係統中，我們卻非得給一把鎖配兩把鑰匙：被鑰匙A鎖上的鎖隻能用與之對應的鑰匙B才能打開；反之亦然，被鑰匙B鎖上的鎖也隻能用鑰匙A來開鎖。
我可以選擇這兩把鑰匙中的一把作為私鑰，藏在一個非常安全的地方。除了自己，任何其他人都休想得到它。剩下那把鑰匙則可以作為公鑰，配上一千多把，滿大街亂扔，誰想用誰用。
自家的鑰匙滿大街亂扔？萬一被不懷好意的人拿了去會不會出岔子？
其實不必擔心，我們說過，公鑰和私鑰是一對鑰匙，二者必須配合起來才能起到應有的效果。讓我們先舉一例來說明它們的用途。
話說大唐天子唐明皇很寵愛一位名叫楊玉環的貴妃。這楊玉環生的天仙一般，不但人聰明，還懂音律，擅歌舞，甚得天子歡心。
楊貴妃平生有兩大愛好，一是泡溫泉，一是吃遍天下的水果。泡溫泉很容易，因為他們在驪山腳下就有一處豪華行宮，閑來無事去那裏住住非常方便。而吃水果就有點難了，因為好的水果大多生長在南方，從遙遠的南方把水果送到長安，路上要很多人經手。這些人雖然口口聲聲死心塌地地效忠大唐天子，然而依然難保他們會在途中產生二心，給那鮮美的水果玩些掉包、卡油、或以次充好、以小充大的勾當。
為了讓最疼愛的妃子吃到可口的原裝水果，唐明皇想出了一個絕妙的計策：讓工匠製作了數千個水果專用匣，每個匣上配有皇家禦用鎖。所有匣子上的鎖都使用兩把鑰匙，一把公鑰，一把私鑰。私鑰隻有一把，由唐明皇親自保管。公鑰隨鎖附在匣子上，一起被分發給全國各地的大小官員。唐明皇傳出聖喻：今後各地官員凡欲向朕進貢水果者，必先以此禦匣小心盛之，再以所附公鑰封之，不得有誤—―欽此。
從此之後，唐明皇每天都會收到很多從全國各地送來的水果匣。每當收到這些匣子時，他總要拿出貼身藏著的私鑰，親自動手打開上麵的將軍鎖。每當看到那將軍鎖“哢嚓”一聲被打開，唐明皇的臉上就會露出得意的笑容。他知道：這匣水果的確是原裝的，中間沒有人動過手腳，自己今天又能討得愛妃的歡心了。
這便是公鑰和私鑰的一種用法。在過去，這樣的設計也許隻對極為尊貴的貴族才有意義，因為普通人連飯都吃不飽，若是有人給你送東西，你早就樂得屁顛屁顛的，哪管它是不是原裝？可社會發展到了今天，普通草民也要講究起來了。比如說，我今天買房，中介要從網上給我寄一份含有敏感信息的文件，我不希望文件在網上流動時內容被別人看見，又不想親自跑一趟去拿。怎麽辦？很簡單，我可以產生一對電子鑰匙，就像前麵那樣，一個公鑰，一個私鑰。私鑰我自己留著，公鑰我送給中介。中介用公鑰把文件加密後寄給我，我用私鑰打開，非常安全。請注意，公鑰被別人偷了去一點兒關係也沒有，因為它隻能用來加密，不能用來解密。
公鑰和私鑰還有另外一種用途，那就是防偽，還是舉一個容易被理解的例子加以說明。
據說現在市麵上偽造的茅台酒特別多，很多茅台酒的忠實客戶也開始抱怨，說自己的利益受損，希望茅台酒廠嚴格把關。
茅台酒廠領導在聽到群眾的呼聲之後，召開了一個擴大座談會議，嚴肅地討論了這個問題。在會上，他們一致認為：群眾的疾苦就是我們的疾苦，群眾的困難就是我們的困難。我們一定要開動腦筋，群策群力，想出一個好辦法來保障消費者的權益。
會議最後得出的結論是，他們將為每一瓶茅台酒的瓶口加一把鎖。這些鎖一律配有兩把鑰匙，一把是私鑰，由茅台酒廠保管，出廠前用此鑰匙把瓶口鎖住。另一把是公鑰，它的設計圖紙及製作流程將公布於天下。
一時間，各大企業、商家、小商販紛紛開始複製茅台酒廠的公鑰，將其賣給喜愛茅台酒的人。茅台酒廠的領導並不去追究這種山寨自己公鑰的行為，因為他們知道，得到公鑰的人越多，假酒就越沒有市場，自己的利益反而會得到保護。果不其然，當酒廠開始發售被上了鎖的茅台酒之後，人們喝酒前總會拿出公鑰去開那酒瓶子。假如打不開，那肯定是假酒。漸漸地，茅台假酒從市場上銷聲匿跡了，酒廠的效益也隨之直線上升。茅台酒廠甚至將自己的廣告詞換成了：“隻有用這把鑰匙打得開的酒，才是真正的茅台酒。”
在這裏，公鑰和私鑰發揮了防偽的作用。
當然，在互聯網世界裏我們同樣可以用公鑰和私鑰實現上述功能，隻不過，這裏的鑰匙並非金屬所製，而是由普通的數字所組成。
任何一對數字，隻要它具有下述特性，就可以作為公鑰和私鑰使用：如果用其中一把鑰匙給信息加密，那麽就隻能用另外一把來解密，反之亦然。
數字的確可以起到鑰匙的作用，具體例子請見下節。現在假定我們已經找到符合上述要求的一對數字，並且願將其中的一個作為公鑰，另一個作為私鑰。
有了公鑰，我們可以像唐明皇那樣，將它遍灑於天下，讓所有人向我們進貢極品。有了私鑰，我們就可以向世人證明：我就是我，如假包換。
這其實正是銀行之類的大機構為我們提供的基本服務。在去銀行開賬號的時候，我們需要提交身份證明，銀行在驗明正身後會給我們一串數字作為賬號，還要求我們想出一個隻有自己才知道的密碼。這樣，當我們走到這家銀行的任何一個提款機前時，就可以用此密碼從自己的賬號裏提取現金。在這裏，銀行起到的作用是什麽呢？很簡單，把我們的密碼和銀行賬號這兩個數字聯係起來。
再想想公鑰和私鑰吧，不需要社會安全號，不需要駕照或其他身份證明，它們本身就可以通過數學算法聯係在一起。既然我們能通過算法和把兩個數字安全地聯係起來，那還需要銀行做什麽！
事實上，私鑰和公鑰正是比特幣這座摩天大廈的堅固基石。我們所申請到的比特幣賬號，實際上就是一對數字：私鑰和公鑰。為了保證自己的財富不至流失，我們應該妥善地保管私鑰，把它放在最安全的地方。但公鑰則是知道的人越多越好：我們可以用郵件把它發給陌生人，把它印在名片上，製成二維碼隨便讓人掃描等等。誰不希望天下的人都往自己的賬號裏打錢呢？
讓我們再次回到區塊鏈裏存儲的比特幣交易記錄：
……
區塊100
交易1：承接區塊99之交易2，自賬號Q轉10元錢進賬號Z。
交易2：承接區塊99之交易3，自賬號Q轉10元錢金賬號M。
交易3：承接區塊99之交易3，自賬號Q轉10元錢金賬號W。
……
這裏的Q、Z、M、W分別相當於老錢、老張、老馬和老王比特幣賬號的公鑰。
再看老張為從老王那裏購買燒餅而產生的交易文件：
吾，公鑰Z持有者，特授權將區塊100第一筆交易所得金額之陸元整轉入賬號W，餘下四元整轉入賬號Z （簽名）
這個交易文件中出現了兩個公鑰，一個Z，一個W。從區塊100的第一筆交易記錄看，Z的確從Q那裏得到過十元錢。那麽怎麽保證產生這個交易文件的主人是不是公鑰Z的持有者呢？這就是文件末尾（簽名）的重要性所在。這個簽名就像茅台酒瓶子上的那把鎖，隻有用相應的公鑰才能打開。換個角度來闡述這個問題：你現在要從賬號Z往外轉錢，而你聲稱自己是賬號Z的主人並且留下了用私鑰Z簽好的簽名，那我現在就用公鑰Z來驗證這個簽名。如果驗證通過，證明你的確擁有和Z相對應的私鑰，也就證明了你是賬號Z的主人。否則，這個文件的真實性就非常可疑。
這個文件被傳到網上後，所有人都可以根據簽名來驗證文件的真實性。在真實性得到確定之後，這筆交易就會被寫到區塊鏈中，成為永久性記錄：
……
區塊101
交易1：承接區塊100之交易1，自賬號Z轉6元錢進賬號W。
交易2：承接區塊100之交易1，自賬號Z轉4元錢進賬號Z。
……
至此，老張賬號下的6元錢便轉到了老王的賬號裏。而餘下的4元錢，依然保存在老張的名下，雖然它在區塊鏈裏的位置改變了。
（待續）
