区块链:科普 | 加密货币中的熵是什么？使用24字短语比12字短语更安全吗?

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时间：1900/1/1 0:00:00

原标题：《24个比12个更安全吗？熵来决定》

熵本身就是一个重要的热力学定律，是一个涉及……热力学的深刻主题。

熵让我们感兴趣的是，熵对密码学和加密货币至关重要。

没有熵，加密货币就不安全。

熵是什么?

“我们都知道熵是不可逆转的。你不能把烟和灰变成树。”——艾萨克·阿西莫夫的《最后的问题》熵是热力学的一条定律，它通常被定义为“无序或随机性的量度”。

一个更容易理解的定义可能是，它是“能量分布的度量”。

人大附中物理老师李永乐科普拜占庭将军问题和区块链:5月14日，人大附中物理老师、科普视频网红李永乐在其公众号发布视频《拜占庭将军问题是什么？区块链如何防范恶意节点？》。李永乐老师在视频中对拜占庭将军问题和区块链进行了讲解，他表示，拜占庭将军问题本质上指的是，在分布式计算机网络中，如果存在故障和恶意节点，是否能够保持正常节点的网络一致性问题。在近40年的时间里，人们提出了许多方案解决这一问题，称为拜占庭容错法。例如兰波特自己提出了口头协议、书面协议法，后来有人提出了实用拜占庭容错PBFT算法，在2008年，中本聪发明比特币后，人们又设想了通过区块链的方法解决这一问题。区块链通过算力证明来保持账本的一致性，也就是必须计算数学题，才能得到记账的权力，其他人对这个记账结果进行验证，如果是对的，就认可你的结果。与拜占庭问题比起来，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

在大范围内，能量总是在扩散，没有什么能阻止它。

动态 | 报告：区块链等热点词促使童书科普百科类成交额同比增速最高:近日，京东图书与艾瑞咨询联合发布了《2019中国图书市场报告》。报告指出，AI、5G、区块链、机器人、VR、智能家居、AR这些热点词，不断点燃科技热潮，科技在改变大众生活的同时，也吸引了越来越多家长的关注，从小培养孩子对科技的兴趣和热爱。因此童书中科普百科类成交额同比增速最高，占比将近40%。[2020/1/8]

要热一壶水，你可以用炉子。使用炉子的煤气或电加热水的行为是从最初的来源获取能量并将其传播到另一个来源——在这种情况下，来自电力或天然气的能量转移到锅里，然后转移到水。当水变热，电或煤气不再被使用时，水的热量将一部分水变成水蒸气，水蒸气将水的能量转移到空气中。如果那罐水静止几天，水也可能自然蒸发——从而继续能量的传播。

大量的能量分散在各处，而这些能量永远无法被控制或完全恢复到原来的状态。

动态 | 新浪财经：官媒针对区块链的报道从科普宣传转向打假监管:据新浪财经今日消息，“1025新政”满月，一个月间，官媒对区块链的态度风向已转。据11月初的一项统计，七家党媒在新政一周内发布了65篇直接相关报道，当时文章中的关键词是数据、产业、安全、创新等，大量文章偏向于科普区块链的概念以及应用介绍，提醒警惕虚拟货币炒作的仅有3篇。近期，官媒的批评焦点则纷纷指向借区块链之名进行的虚拟货币发行和炒作行为。据统计，新华网、人民网收录转载的，以打击虚拟货币或揭露假借区块链行为主题的文章，自10月25日到11月25日午间，共28篇；其中，11月19日至11月25日的一周内就高达15篇。这些文章主要围绕三个观点展开：厘清区块链和虚拟货币的关系，说明二者概念不等；打击伪“区块链”局，或是虚拟货币局揭露；提醒民众，区块链不能成为炒作的噱头，更不是行的招牌，需警惕此类活动，理性投资。[2019/11/26]

这种恒定的传播是熵的增加。

动态 | 央行官微旧文重发“再科普”：范一飞详解数字货币:据中国经济网消息，今日，央行官微公众号头条重新发布央行副行长范一飞在2018年1月25日题为《关于央行数字货币的几点考虑》的文章，对央行数字货币再次进行科普。同时，微信公众号第二条发布支付司副司长穆长春8月10日在第三届中国金融四十人伊春论坛上的演讲。近年来，各主要国家和地区央行及货币当局均在对发行央行数字货币开展研究，新加坡央行和瑞典央行等已经开始进行相关试验，人民银行也在组织进行积极探索和研究。[2019/8/21]

进一步解释熵

有熵的级别；有些东西熵高，有些东西熵低。定义熵水平的是某物最终的随机或无序程度的范围。

科普时报：区块链与云计算长期发展目标不谋而合:据《科普时报》今日报道，区块链与云计算两项技术的结合，从宏观上来说，一方面，利用云计算已有的基础服务设施或根据实际需求做相应改变，实现开发应用流程加速，满足未来区块链生态系统中初创企业、学术机构、开源机构、联盟和金融等机构对区块链应用的需求。另一方面，对于云计算来说，“可信、可靠、可控制”被认为是云计算发展必须要翻越的“三座山”，而区块链技术以去中心化、匿名性，以及数据不可篡改为主要特征，与云计算长期发展目标不谋而合。[2018/5/4]

一锅水的例子很好地解释了熵是什么，但并不能最好地解释熵的不同级别。让我们改用一根绳子:

如果你拿一根短的绳子，把它放进你的口袋里，然后四处走动，之后再把它从口袋里拿出来，这根绳子很可能会和之前完全一样——只是一根不起眼的绳子。

然而，如果你有一副耳机，它整齐地摆放在你的口袋里，然后四处走动，当你稍后从口袋里拿出耳机时，它们很有可能被缠在一起。

一根绳子和一副耳机纠结在一起的可能性与我们对熵水平的理解相当：弦具有低熵，因为它不会最终无序，而耳机具有高熵，因为它肯定会最终无序。

当然，这一根弦实际上还是有熵的，因为能量在缓慢移动，即使弦看起来是一样的。经过几天、几周、几年的时间，这根弦会衰减，能量也会变得无序——只是它的熵(或混乱/随机/无序的可能性)比耳机要低。

熵是不可阻挡和不可逆转的，因为能量的每一次传播/转移/交换都会导致一些能量被转移/消散到我们的环境中。

最终，宇宙中所有的能量都会耗散到自身中，所有的能量都会达到热力学平衡。这就是所谓的宇宙热死，因为所有的能量都是相等的，因此没有能量可以再转移。

但别担心——这在一段时间内不会发生。

宇宙的“热死”实际上并不是指一个特定的温度，但它听起来很刺激。这种热力学平衡的另一个不太流行的术语是“大冻结”。

加密货币中的熵是什么？

当用户创建一个新的加密货币钱包时，是正在利用熵来创建私钥。

私钥创建使用了很高的熵(随机性)，它是如此的随机和无序，以至于无论出于什么目的，都不可能看到相同的组合两次。

它类似于一副纸牌。一副牌有52张牌，这意味着每次洗牌时，这52张牌中的每一张都可能在不同的位置，而这副牌很可能以一种极不可能再次出现的组合告终。事实上，一副牌的可能组合数是8.06e+67，约为80,658,175,170,943,878,571,660,636,856,403,766,975,289,505,440,883,277,824,000,000,000,000。这也意味着225.58位的熵。

加密货币也是如此。许多钱包都是由12到24个单词组成的秘密恢复短语(也被称为种子短语、助记短语等)。

这12(或24)个单词从2048个可能的单词池中随机提取出来，然后通过生成无限数量的密钥对(公钥和私钥)的机制进行放置，可以将这些密钥对用作钱包。

但是，是什么让这12个字变得安全呢？两件事：这是选择它们的方式的随机性以及使用这种随机选择作为种子的机制。

使用12个随机单词意味着使用128位熵。这比一副牌的熵要小，但仍然足够了，因为以我们目前的技术，要用蛮力破解它需要几百万年。当然，如果我们能在量子技术上取得一些突破，并创造出量子计算机，那就会快得多……但那还很遥远。