三分鐘讀懂什么是哈希函數：三大特性及應用_區塊鏈

作者|復利青年

出品｜白話區塊鏈

想進一步了解區塊鏈技術和比特幣的小伙伴，就不得不翻越技術的圍墻，從技術的角度，“睜眼”看看區塊鏈世界里第一個殺手級成功應用比特幣，看看中本聰為什么能被稱為外星人，而提到區塊鏈的技術這就不得不提到，學習區塊鏈技術經常被使用到的一個知識——哈希函數。

哈希函數是一種從任何一種數據中創建小的數字指紋的方法。哈希函數把消息或數據壓縮成摘要，使得數據量變小，將數據的格式固定下來。該函數將數據打亂混合，重新創建一個叫做散列值的指紋。

百度百科和維基百科真有別稱的話，應該叫看不懂百科。給哈希函數一個簡潔的白話定義：哈希函數是一系列復雜的但輸出值位數固定的數學變換。

IMF總裁：預計2023年世界經濟的三分之一將陷入衰退:金色財經報道，國際貨幣基金組織 (IMF) 總裁Kristalina Georgieva在周日播出的CBS采訪中分享了 IMF對美國、歐盟、中國和世界經濟的預測。她詳述：這就是我們在 2023 年看到的情況。對于世界大部分經濟體來說，這將是艱難的一年，比我們留下的那一年還要艱難。為什么？因為美國、歐盟、中國這三大經濟體都在同步放緩。我們預計世界經濟的三分之一將陷入衰退，即使是沒有陷入衰退的國家，數億人也會感到衰退。[2023/1/3 22:21:51]

變換不能亂變換，要照著如下過程來：

HIVE Blockchain新投運750臺螞蟻S17+ 算力提高約三分之一:總部位于溫哥華的上市區塊鏈挖礦公司HIVE Blockchain宣布，在其最近收購的魁北克比特幣挖礦業務中，已有750臺新的比特大陸S17+螞蟻礦機投入運營。根據HIVE的數據，新的S17+將使該公司的比特幣算力提高約三分之一，達到229 PH/s。該公司預計，在購買更多的新機器后，算力將在不久的將來進一步增加。（Finance Magnates）[2020/5/12]

1、任何長度的內容

2、經過這系列復雜但固定的數學變換后

3、會輸出一個固定長度和格式的數據

1700位投資者擁有三分之一比特幣:不到1,700位投資者擁有比特幣的三分之一以上，這使得大戶能夠輕松影響比特幣市場。評級機構標準普爾的一項研究發現，1,650比特幣的擁有者擁有1,000或更多單位的在線貨幣，按今日價格計值800萬英鎊 - 占總流通量的39％。[2018/2/20]

腳注：數學領域會用H表示這經過變化后輸出的數值，中文名叫消息摘要或數字指紋。

比如，在比特幣中，公鑰生成地址時用到的哈希函數SHA256，后面的“256”的意思是輸出是固定256位長度的數據。

這數學變換不是任意變換都能被稱之為哈希函數，一個數學變換要升級為哈希函數必須符合三個條件：唯一性、單向性、暴力求解：

英國交易所調查 三分之一的千禧一代將在2018年購買加密貨幣:倫敦交易所最近進行了一項涉及2000名英國人的研究。這項研究表明，45歲以下的人中有5％的人已經投資了一個加密貨幣，另有11％的人計劃在明年投資加密貨幣。另有17％的公司正在認真考慮在2018年底投資數字貨幣。英國“ 獨立報”稱，該研究發現三分之一的千禧一代將在2018年投資于電子貨幣市場。[2017/12/20]

1、哈希函數的唯一性

直觀的理解就是：只有輸入X，才能得到H。理解這個特性時，可以把哈希函數理解成你和你的指紋，你是輸入，你的指紋是輸出，唯一性就是指只有你才能有你的指紋，在比特幣里就是指，你轉賬用的比特幣地址，只有你的公鑰才能生成，就像你的指紋是獨一無二的一樣，世界上沒有任何其他人能生成和你一樣的轉賬地址。

2、哈希函數的單向性

哈希函數的單向性是指H是無法反向推導X。如果給你一個指紋，僅有一個指紋的你，是絕對想象不出指紋的主人到底是男是女，到底長什么樣，只能知道這是個指紋。

哈希函數的單向性可以用一個不準確但十分形象的類比來直觀理解——來猜猜下巴的主人是誰？

這Man味十足的迷人下巴主人是白宇？是張震？還是趙又廷？謎底揭曉：是我們喜愛的坤坤，不是蔡徐坤，而是鄉村F4謝廣坤↓

因為哈希函數的單向性，所以在比特幣里，即使我們的收款地址是公開的，但是沒人能知道我們生成收款地址的公鑰是什么，更無法知道生成公鑰的私鑰是什么。

市面上有一種言論說，量子計算機的出現會讓比特幣一文不值，但現在你應該知道，即使量子計算機出現可，目前也難以攻破哈希函數，哈希函數是中本聰為比特幣設置的一道安全鎖，希望比特幣有充足的時間升級到抗量子的加密算法。

3、哈希函數的暴力求解

如果知道哈希值H真想找到輸入值X，只能從源頭出發，一個數一個數去嘗試，每個數都套到哈希函數里，然后看看輸出的哈希值是不是等于H。

就像如果你真想知道某個指紋是誰的指紋，你只能全世界一個個人找過去，去對比每一個手里的指紋和這個指紋，是不是完全相同，沒有絲毫偏差。02

哈希函數因為這三個特性變成了中本聰手里的利器，幫助他在設計比特幣的路上解決了多個難題，在比特幣白皮書中，除了簡介和結論的10個章節里，幾乎每個章節都能看到哈希函數的使用。

用哈希函數的唯一性用來防止作假——數字簽名

用哈希函數的唯一性來提升效率——默克爾樹檢索交易記錄

用哈希函數的單向性用來保密——公鑰生成比特幣的地址

用哈希函數的暴力求解來設計比特幣的工作量證明——當范圍足夠大的時候，拿著指紋去找指紋擁有人是不可能的事情，但如果把范圍縮小呢，比如在一個只有幾百萬人的城市里找，難度就會小很多，這就是比特幣的mining難度調整機制，想要難度高一點那就把范圍擴大一點，想要難度低一點就把范圍縮小一點。

1953年哈希函數出現，1970年哈希函數蓬勃發展，2001年SHA-256出現，在2008年時，哈希函數卻在中本聰手里被玩出了花，成為了區塊鏈技術里不可撼動的基石。

從這個角度看，多少讓人理解了為什么專家和大牛都忍不住夸贊中本聰天才，甚至懷疑中本聰是不是外星人。

至此，雖然比特幣白皮書中技術原理你只是懂了一個基礎知識哈希函數，但這一點都不妨礙你理解了比特幣白皮書里50%想要表達的內容。

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