如果你還不了解什麼是數位簽章和雜湊函數，請看這一篇文章，在理解這兩者之後，就可以來理解非對稱式加密的運作原理。
看完這篇文章，你/妳將會學到：
1. 如何發行/驗證數位簽章？
2. 數位簽章的優點？
3. 數位簽章在區塊鏈上的應用？
4. 數位簽章的潛在風險？
非對稱式加密、數位簽章原理介紹
認識了 SHA256 之後（若是還不清楚的人，可以參考我們的上一篇文章）總算可以了解什麼是非對稱式加密了。首先，每個人會獲得一組公鑰（Public Key）及私鑰（Private Key 或 Secret Key），而這兩支「鑰匙」都是由一串 0 和 1 所組成。 （什麼是公鑰、私鑰？請參考）
其中公鑰是公開的資訊，也就是網路上的所有人都能查詢到任意使用者的公鑰。而私鑰則是只有使用者本人才會知道的一串數字。
當使用者要「簽名」時，只要把文件內容及私鑰一起送入 SHA256 函數，就能產生一組 256 位元（256 個 0 和 1）的數字，而這串數字就是所謂的數位簽章，以故事中的例子來說，靜香若想給小夫 100 元就會是：
根據 SHA256 的特性，不論輸入的訊息長短，輸出的內容都會是 256 位元的數字。而這串數字，將會和訊息內容一起被廣播到其他的節點，當其他人收到這組數字時，就能用公鑰驗證這個簽章的正確性。
如何驗證數位簽章
在現實生活中，我們可以通過比對一個人過去的簽名字跡，來確認眼前的簽名是否為本人所寫。而對於數位簽章，則是能透過公鑰與驗證函數來確認這串數字是否為本人所發送的。驗證函數就是驗證者輸入訊息內容、數位簽章及公鑰後，會給出 True 或 False 兩種結果的函數，參考下方圖片：
還記得前面提到公鑰屬於公開資訊嗎？因此網路上的任何人都能拿這些訊息去驗證簽章的有效性。當得到 True 的結果時，表示這個數位簽章的確是由發送者本人的私鑰經過 SHA256 所產生出來的。因為私鑰是不公開資訊，這個世界上只有本人才知道，所以可以確定這個簽章是本人的「親筆簽名」。
數位簽章相比傳統簽章的優點
對於傳統簽章，有心人士可以透過模仿筆跡，或是複製一個一模一樣的印章來偽造出簽名。但是在數位簽章中，每次產生的數組都不一樣。也就是說，每筆交易的每次簽名都是獨一無二的，即使知道這次的簽名長什麼樣子，也無法預測下次的簽名會是哪串數字。
這是因為每次簽名時輸入進 SHA256 中的訊息除了私鑰之外，還包含了該次交易的訊息內容，只要訊息內容不同，所產生的數組就會不同，更精確地說，只要內容稍微有一點點的改變，所產生的結果就會完全不同，這在密碼學中稱之為雪崩效應(Avalanche Effect)，可以參考以下的圖片來更好地理解：
可以看到，兩則訊息只有一個字的不同，得到的結果卻完全不同，這樣的特性讓有心人士無法複製簽名。圖片中的網站在這裡，有興趣的人可以自己來試試看。
數位簽章在區塊鏈上的應用
回到上一集開頭的例子，大雄又接收到了一則訊息，內容和上次的一樣，只是這次在最後附上了一組數位簽章：
於是大雄就在自己的電腦上使用驗證函數確認，得到的結果是 False，因此判斷這則訊息並不是由靜香本人發出，很可能是有人想陷害她！而網路上的其他節點也透過相同的方式驗證，並得到相同的結果，最後並沒有任何人將這筆帳目記載自己的帳本上，靜香也得以逃過被陷害的命運，可喜可賀。
數位簽章的潛在風險
前面提到，個人的私鑰只有自己知道，一旦使用者忘記了自己的私鑰，將會再也無法發行任何簽名。也就是說，該使用者的所有加密貨幣會被永久地鎖在他的帳戶中。
如果想要更簡單的入相關概念，可以看我們這個影片：
如果是傳統金融（例如銀行），忘記密碼時還可以透過聯繫銀行人員，請他們幫忙找回密碼。但是在區塊鏈上，沒有任何人可以幫忙找回私鑰。因為前面有提到，依照現在的科技，即使耗費數千年，也無法從簽章回推使用者的私鑰。
另一方面，區塊鏈也不像傳統金融有兩道、或是三道的認證手續（例如在刷卡時的簡訊認證），只要擁有私鑰，就能進行任何交易。一旦私鑰外洩，駭客可以輕易地將該帳戶的所有加密貨幣轉走。
因此，使用者必須更加小心地保管私鑰，必須同時保證不會忘記、也不能外流，關於更多安全性的內容，可以參考這篇文章：如何收藏及保護你的加密貨幣、數位資產？
總結
在這篇文章中，我們完整地介紹了數位簽章的運作原理，以及在區塊鏈上的應用，它可以有效地幫助使用者辨認訊息是否由本人傳送，保證了區塊鏈的安全性。在最後也提到使用數位簽章的潛在風險。
以上這些都只是我們遇到的第一個問題。下集，我們會介紹誰來負責擔任驗證者的角色，以及礦工是如何挖「礦」的，敬請期待！
