加密貨幣:三分鐘讀懂什么是哈希函數：三大特性及應用

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。

Bankless：Q2以太坊網絡交易費用跌超三分之一:7月11日消息，據Bankless最新發布的《以太坊現狀報告——2022年第二季度》數據顯示，由于4月至6月期間加密市場低迷，以太坊網絡交易費用在二季度下降了33.4%——從2022年第一季度的19.1億美元下降到12.8億美元。

此外，二季度以太坊日均活躍地址下降20.6%，鏈上鎖倉量從一季度的594.2億美元下降到342.1億美元，跌幅達到42.4%；鏈上DEX現貨交易量從一季度的3505.4億美元跌至3191.3億美元，跌幅為9%。[2022/7/11 2:04:43]

變換不能亂變換，要照著如下過程來：

超過三分之二的澳大利亞人認為比特幣是“泡沫”資產:7月12日消息，根據Finder的新研究表明，73%的澳大利亞人認為比特幣是一個最終會破裂的泡沫，盡管大多數人對此充滿了懷疑，但仍有超過三分之一的澳大利亞人認為比特幣最終會比法幣更廣泛地使用。Marcus Today董事Marcus Padley上個月表示，價值的波動使大多數年長的澳大利亞人不愿購買加密貨幣，比特幣可能適合更年輕的人投資。（The Motley Fool）[2021/7/12 0:45:04]

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

動態 | 僅三分之一加密交易所向用戶提供保證金交易:金色財經報道，CryptoCompare最近發布的報告顯示，在160家活躍的現貨加密貨幣交易所中，目前僅有三分之一的加密貨幣交易所向用戶提供保證金交易，只有4%的交易所提供某種形式的保險服務。[2020/2/14]

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：

動態 | 灰度研報：超三分之一的美國投資者會考慮投資比特幣:Grayscale Investments（灰度投資）今天發布了“比特幣：2019年投資者研究報告”，首次對散戶投資者的興趣、觀念和關于投資比特幣的誤解進行調查。該研究由金融市場研究公司Q8完成。報告顯示。超過三分之一（36%）的美國投資者會考慮投資比特幣，這代表了一個擁有超2100萬投資者的潛在市場。（Globe Newswire）[2019/7/25]

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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