五、公钥与私钥
在老张写给老王的交易文件里出现了一个新名词：公钥。什么是公钥？既然有公钥，那么有没有私钥呢？
有的。公钥（public key）和私钥（private key），正是我们即将介绍的另一组新概念。
俗话说，一把钥匙开一把锁。然而，在公钥和私钥系统中，我们却非得给一把锁配两把钥匙：被钥匙A锁上的锁只能用与之对应的钥匙B才能打开；反之亦然，被钥匙B锁上的锁也只能用钥匙A来开锁。
我可以选择这两把钥匙中的一把作为私钥，藏在一个非常安全的地方。除了自己，任何其他人都休想得到它。剩下那把钥匙则可以作为公钥，配上一千多把，满大街乱扔，谁想用谁用。
自家的钥匙满大街乱扔？万一被不怀好意的人拿了去会不会出岔子？
其实不必担心，我们说过，公钥和私钥是一对钥匙，二者必须配合起来才能起到应有的效果。让我们先举一例来说明它们的用途。
话说大唐天子唐明皇很宠爱一位名叫杨玉环的贵妃。这杨玉环生的天仙一般，不但人聪明，还懂音律，擅歌舞，甚得天子欢心。
杨贵妃平生有两大爱好，一是泡温泉，一是吃遍天下的水果。泡温泉很容易，因为他们在骊山脚下就有一处豪华行宫，闲来无事去那里住住非常方便。而吃水果就有点难了，因为好的水果大多生长在南方，从遥远的南方把水果送到长安，路上要很多人经手。这些人虽然口口声声死心塌地地效忠大唐天子，然而依然难保他们会在途中产生二心，给那鲜美的水果玩些掉包、卡油、或以次充好、以小充大的勾当。
为了让最疼爱的妃子吃到可口的原装水果，唐明皇想出了一个绝妙的计策：让工匠制作了数千个水果专用匣，每个匣上配有皇家御用锁。所有匣子上的锁都使用两把钥匙，一把公钥，一把私钥。私钥只有一把，由唐明皇亲自保管。公钥随锁附在匣子上，一起被分发给全国各地的大小官员。唐明皇传出圣喻：今后各地官员凡欲向朕进贡水果者，必先以此御匣小心盛之，再以所附公钥封之，不得有误—―钦此。
从此之后，唐明皇每天都会收到很多从全国各地送来的水果匣。每当收到这些匣子时，他总要拿出贴身藏着的私钥，亲自动手打开上面的将军锁。每当看到那将军锁“咔嚓”一声被打开，唐明皇的脸上就会露出得意的笑容。他知道：这匣水果的确是原装的，中间没有人动过手脚，自己今天又能讨得爱妃的欢心了。
这便是公钥和私钥的一种用法。在过去，这样的设计也许只对极为尊贵的贵族才有意义，因为普通人连饭都吃不饱，若是有人给你送东西，你早就乐得屁颠屁颠的，哪管它是不是原装？可社会发展到了今天，普通草民也要讲究起来了。比如说，我今天买房，中介要从网上给我寄一份含有敏感信息的文件，我不希望文件在网上流动时内容被别人看见，又不想亲自跑一趟去拿。怎么办？很简单，我可以产生一对电子钥匙，就像前面那样，一个公钥，一个私钥。私钥我自己留着，公钥我送给中介。中介用公钥把文件加密后寄给我，我用私钥打开，非常安全。请注意，公钥被别人偷了去一点儿关系也没有，因为它只能用来加密，不能用来解密。
公钥和私钥还有另外一种用途，那就是防伪，还是举一个容易被理解的例子加以说明。
据说现在市面上伪造的茅台酒特别多，很多茅台酒的忠实客户也开始抱怨，说自己的利益受损，希望茅台酒厂严格把关。
茅台酒厂领导在听到群众的呼声之后，召开了一个扩大座谈会议，严肃地讨论了这个问题。在会上，他们一致认为：群众的疾苦就是我们的疾苦，群众的困难就是我们的困难。我们一定要开动脑筋，群策群力，想出一个好办法来保障消费者的权益。
会议最后得出的结论是，他们将为每一瓶茅台酒的瓶口加一把锁。这些锁一律配有两把钥匙，一把是私钥，由茅台酒厂保管，出厂前用此钥匙把瓶口锁住。另一把是公钥，它的设计图纸及制作流程将公布于天下。
一时间，各大企业、商家、小商贩纷纷开始复制茅台酒厂的公钥，将其卖给喜爱茅台酒的人。茅台酒厂的领导并不去追究这种山寨自己公钥的行为，因为他们知道，得到公钥的人越多，假酒就越没有市场，自己的利益反而会得到保护。果不其然，当酒厂开始发售被上了锁的茅台酒之后，人们喝酒前总会拿出公钥去开那酒瓶子。假如打不开，那肯定是假酒。渐渐地，茅台假酒从市场上销声匿迹了，酒厂的效益也随之直线上升。茅台酒厂甚至将自己的广告词换成了：“只有用这把钥匙打得开的酒，才是真正的茅台酒。”
在这里，公钥和私钥发挥了防伪的作用。
当然，在互联网世界里我们同样可以用公钥和私钥实现上述功能，只不过，这里的钥匙并非金属所制，而是由普通的数字所组成。
任何一对数字，只要它具有下述特性，就可以作为公钥和私钥使用：如果用其中一把钥匙给信息加密，那么就只能用另外一把来解密，反之亦然。
数字的确可以起到钥匙的作用，具体例子请见下节。现在假定我们已经找到符合上述要求的一对数字，并且愿将其中的一个作为公钥，另一个作为私钥。
有了公钥，我们可以像唐明皇那样，将它遍洒于天下，让所有人向我们进贡极品。有了私钥，我们就可以向世人证明：我就是我，如假包换。
这其实正是银行之类的大机构为我们提供的基本服务。在去银行开账号的时候，我们需要提交身份证明，银行在验明正身后会给我们一串数字作为账号，还要求我们想出一个只有自己才知道的密码。这样，当我们走到这家银行的任何一个提款机前时，就可以用此密码从自己的账号里提取现金。在这里，银行起到的作用是什么呢？很简单，把我们的密码和银行账号这两个数字联系起来。
再想想公钥和私钥吧，不需要社会安全号，不需要驾照或其他身份证明，它们本身就可以通过数学算法联系在一起。既然我们能通过算法和把两个数字安全地联系起来，那还需要银行做什么！
事实上，私钥和公钥正是比特币这座摩天大厦的坚固基石。我们所申请到的比特币账号，实际上就是一对数字：私钥和公钥。为了保证自己的财富不至流失，我们应该妥善地保管私钥，把它放在最安全的地方。但公钥则是知道的人越多越好：我们可以用邮件把它发给陌生人，把它印在名片上，制成二维码随便让人扫描等等。谁不希望天下的人都往自己的账号里打钱呢？
让我们再次回到区块链里存储的比特币交易记录：
……
区块100
交易1：承接区块99之交易2，自账号Q转10元钱进账号Z。
交易2：承接区块99之交易3，自账号Q转10元钱金账号M。
交易3：承接区块99之交易3，自账号Q转10元钱金账号W。
……
这里的Q、Z、M、W分别相当于老钱、老张、老马和老王比特币账号的公钥。
再看老张为从老王那里购买烧饼而产生的交易文件：
吾，公钥Z持有者，特授权将区块100第一笔交易所得金额之陆元整转入账号W，余下四元整转入账号Z （签名）
这个交易文件中出现了两个公钥，一个Z，一个W。从区块100的第一笔交易记录看，Z的确从Q那里得到过十元钱。那么怎么保证产生这个交易文件的主人是不是公钥Z的持有者呢？这就是文件末尾（签名）的重要性所在。这个签名就像茅台酒瓶子上的那把锁，只有用相应的公钥才能打开。换个角度来阐述这个问题：你现在要从账号Z往外转钱，而你声称自己是账号Z的主人并且留下了用私钥Z签好的签名，那我现在就用公钥Z来验证这个签名。如果验证通过，证明你的确拥有和Z相对应的私钥，也就证明了你是账号Z的主人。否则，这个文件的真实性就非常可疑。
这个文件被传到网上后，所有人都可以根据签名来验证文件的真实性。在真实性得到确定之后，这笔交易就会被写到区块链中，成为永久性记录：
……
区块101
交易1：承接区块100之交易1，自账号Z转6元钱进账号W。
交易2：承接区块100之交易1，自账号Z转4元钱进账号Z。
……
至此，老张账号下的6元钱便转到了老王的账号里。而余下的4元钱，依然保存在老张的名下，虽然它在区块链里的位置改变了。
（待续）
