科普 | 区块链技术不可撼动的基石：哈希函数

这是白话区块链的第1887期原创?作者|复利青年出品｜白话区块链

比特币作为加密行业第一个成功的应用，自诞生以来受到越来越多的关注。不过一旦深入一点了解比特币背后的技术，哈希函数就是绕不开的概念，那么哈希函数到底是什么？

维基百科是这么说的：

哈希函数是一种从任何一种数据中创建小的数字指纹的方法。哈希函数把消息或数据压缩成摘要，使得数据量变小，将数据的格式固定下来。该函数将数据打乱混合，重新创建一个叫做散列值的指纹。

百度百科和维基百科真有别称的话，应该叫看不懂百科。给哈希函数一个简洁的白话定义：哈希函数是一系列复杂的但输出值位数固定的数学变换。

Satoshi Action Fund创始人：德克萨斯州的反比特币挖矿法案在没有任何反对票的情况下通过了参议院委员会:金色财经报道，Satoshi Action Fund 创始人 Dennis Porter 在社交媒体上称，德克萨斯州的反比特币挖矿法案刚刚在没有任何反对票的情况下毫无争议地通过了参议院委员会。这是参议院第1751号法案，该法案取消了对矿工在农村社区创造就业机会的激励措施，并对矿工参与某些电网平衡计划的金额设定了上限。不幸的是，委员会成员被强大的法案提案人的影响力所左右。有消息称，该法案也可能在参议院获得通过。在众议院对该法案进行反击，以扼杀该法案，这一点至关重要。[2023/4/5 13:45:09]

变换不能乱变换，要照着如下过程来：

俄罗斯经济学家：无论央行采取什么行动，加密货币都不会被完全消灭:金色财经报道，俄罗斯著名的经济学家Nikita Maslennikov认为，中央银行最终将决定加密货币的命运，即使他们目前没有“优先考虑”对该行业的监管。加密货币监管已成为许多国家的问题。然而，中央银行不认为加密货币监管是他们的主要任务之一。俄罗斯和中国都对加密货币采取了“更强硬的立场”。中国已禁止大多数与加密相关的活动，包括采矿和交易加密货币。俄罗斯中央银行也提议全面禁止，尽管其他政府机构采取了更先进的方法。而美国迄今为止采取了更温和的监管方式。尽管如此，加密货币的未来仍与中央银行对市场的监管有关。

Maslennikov声称，无论央行行长采取什么行动，加密货币都不会被完全消灭。他表示，人们对“风险和投机”的胃口将确保加密货币以某种形式存在。[2023/2/21 12:19:42]

1、任何长度的内容2、经过这系列复杂但固定的数学变换后3、会输出一个固定长度和格式的数据

渤海银行正式上线数字人民币业务:金色财经报道，渤海银行宣布正式上线数字人民币业务，这也是该行完善数字人民币业务运营基础设施建设的重要举措，新上线的数字人民币业务为客户提供便捷的充钱包、存银行、转钱、升级、收付款、交易记录查询等主流服务功能，将重点从丰富数币功能、拓展数币应用场景和融合手机银行三个方向发力。（证券日报网）[2022/11/12 12:55:07]

脚注：数学领域会用H表示这经过变化后输出的数值，中文名叫消息摘要或数字指纹。

比如，在比特币中，公钥生成地址时用到的哈希函数SHA256，后面的“256”的意思是输出是固定256位长度的数据。

这数学变换不是任意变换都能被称之为哈希函数，一个数学变换要升级为哈希函数必须符合三个条件：唯一性、单向性、暴力求解：

富达数字资产部门拟在未来半年内再招聘100名员工:金色财经报道，投资巨头Fidelity的独立数字资产子公司Fidelity Digital Assets负责人Chris Tyrer在伦敦数字资产峰会的一个小组讨论会上表示，投资巨头的Fidelity Digital Assets部门计划在未来六个月内再增加100名新员工，这将使员工人数达到 600 人左右。[2022/10/21 16:34:54]

1、哈希函数的唯一性

直观的理解就是：只有输入X，才能得到H。理解这个特性时，可以把哈希函数理解成你和你的指纹，你是输入，你的指纹是输出，唯一性就是指只有你才能有你的指纹，在比特币里就是指，你转账用的比特币地址，只有你的公钥才能生成，就像你的指纹是独一无二的一样，世界上没有任何其他人能生成和你一样的转账地址。

2、哈希函数的单向性

哈希函数的单向性是指H是无法反向推导X。如果给你一个指纹，仅有一个指纹的你，是绝对想象不出指纹的主人到底是男是女，到底长什么样，只能知道这是个指纹。

哈希函数的单向性可以用一个不准确但十分形象的类比来直观理解——来猜猜下巴的主人是谁？

这Man味十足的迷人下巴主人是白宇？是张震？还是赵又廷？谜底揭晓：是我们喜爱的坤坤，不是蔡徐坤，而是乡村F4谢广坤↓

因为哈希函数的单向性，所以在比特币里，即使我们的收款地址是公开的，但是没人能知道我们生成收款地址的公钥是什么，更无法知道生成公钥的私钥是什么。

市面上有一种言论说，量子计算机的出现会让比特币一文不值，但现在你应该知道，即使量子计算机出现可，目前也难以攻破哈希函数，哈希函数是中本聪为比特币设置的一道安全锁，希望比特币有充足的时间升级到抗量子的加密算法。

3、哈希函数的暴力求解

如果知道哈希值H真想找到输入值X，只能从源头出发，一个数一个数去尝试，每个数都套到哈希函数里，然后看看输出的哈希值是不是等于H。

就像如果你真想知道某个指纹是谁的指纹，你只能全世界一个个人找过去，去对比每一个手里的指纹和这个指纹，是不是完全相同，没有丝毫偏差。?02?

哈希函数因为这三个特性变成了中本聪手里的利器，帮助他在设计比特币的路上解决了多个难题，在比特币白皮书中，除了简介和结论的10个章节里，几乎每个章节都能看到哈希函数的使用。

用哈希函数的唯一性用来防止作假——数字签名

用哈希函数的唯一性来提升效率——默克尔树检索交易记录

用哈希函数的单向性用来保密——公钥生成比特币的地址

用哈希函数的暴力求解来设计比特币的工作量证明——当范围足够大的时候，拿着指纹去找指纹拥有人是不可能的事情，但如果把范围缩小呢，比如在一个只有几百万人的城市里找，难度就会小很多，这就是比特币的mining难度调整机制，想要难度高一点那就把范围扩大一点，想要难度低一点就把范围缩小一点。

1953年哈希函数出现，1970年哈希函数蓬勃发展，2001年SHA-256出现，在2008年时，哈希函数却在中本聪手里被玩出了花，成为了区块链技术里不可撼动的基石。

从这个角度看，多少让人理解了为什么专家和大牛都忍不住夸赞中本聪天才，甚至怀疑中本聪是不是外星人。

至此，虽然比特币白皮书中技术原理你只是懂了一个基础知识哈希函数，但这一点都不妨碍你理解了比特币白皮书里50%想要表达的内容。

END

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