学习区块链过程中的高频概念：哈希函数

小结：哈希函数的三个性质

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想要进一步深入区块链技术和比特币的朋友们要翻过技术墙了。 从技术角度，“睁大眼睛”看看比特币在区块链世界的第一杀手成功应用，一起来看看吧。 为什么本中本聪可以被称为外星人，而说到区块链技术就不得不提，学习了区块链技术经常用到的一个知识——哈希函数。

哈希函数是一种从任何类型的数据中创建小型数字指纹的方法。 哈希函数将消息或数据压缩成摘要，减少了数据量，固定了数据的格式。 此函数对数据进行加扰以重新创建称为哈希值的指纹。

百度百科和维基百科如果真有别的名字，应该叫（专业到让人）看不懂的百科。 给散列函数一个简洁的白话定义：散列函数是一系列复杂的数学变换，具有固定数量的输出值。

变换不能随意变换，应遵循以下过程：

1. 任意长度的内容（数据）

2. 经过这一系列复杂但固定的数学变换

3. 会输出固定长度和格式的数据（值）

脚注：在数学领域，H会被用来表示变化后输出的值。 中文名称为消息摘要或数字指纹。

比如在比特币中，公钥生成地址时使用的是哈希函数SHA256，后面的“256”表示输出的是固定长度为256位的数据。

这种数学变换不是任何可以称为散列函数的变换。 将一个数学变换升级为哈希函数，必须满足三个条件：唯一性、单向性、暴力解：

1.哈希函数的唯一性

直观的理解是：只有输入X才能得到H(X)。 理解这个特性的时候，可以把哈希函数理解为你和你的指纹。 你是输入，你的指纹是输出。 唯一性意味着只有您可以拥有指纹。 在比特币中，就是说你转账时用的只有你的公钥才能生成比特币地址，就像你的指纹是独一无二的一样，世界上没有其他人可以生成和你一样的转账地址。

2.哈希函数的单向性

哈希函数的单向性质意味着 H(X) 不能反向推导 X。

如果给你一个指纹，只有一个指纹的你永远无法想象指纹的主人是男是女，长什么样子。 你只能知道这是指纹。

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

这男人味十足的下巴的主人是白羽？ 是张震吗？ 还是赵又廷？

答案揭晓：是我们最爱的坤坤，不是蔡徐坤，而是国足F4谢广坤↓

因为哈希函数的单向性，在比特币中，即使我们的接收地址是公开的，也没有人能知道生成接收地址的公钥是多少，更不用说生成公钥的私钥是什么了它。

市场上有一种说法，量子计算机的出现会让比特币变得一文不值，但现在大家应该知道，即使量子计算机出现，目前也很难破解哈希函数。 哈希函数是由中本聪为比特币设定的。 希望比特币有足够的时间升级到抗量子加密算法。

3、hash函数暴力破解

如果知道hash值H(X)，真的想求输入值X，只能从源头开始，试着一个一个的数，把每个数放到hash函数中，再看输出的hash是不是值不等于 H(X)。

就像如果你真的想知道某个指纹属于谁的指纹，你只能在世界上找到一个人，将每只手上的指纹与这个指纹进行比较，看看是否完全相同，没有任何偏差。 02

正因为这三个特点，哈希函数成为了中本聪手中的利器，帮助他解决了比特币设计路上的诸多难题。 在比特币白皮书中比特币采用了什么哈希算法，除了前言和结语这10章，几乎每一章都看到了哈希函数的使用。

利用哈希函数的唯一性来防止伪造——数字签名

利用哈希函数的唯一性提高效率——默克尔树检索交易记录

利用散列函数的单向性来保密——公钥生成比特币的地址

使用哈希函数的暴力破解来设计比特币的工作量证明——当范围足够大时，用指纹是不可能找到指纹拥有者的，但如果缩小范围，比如在一个只有指纹的地方几百万人口的城市里找，难度会低很多。 这就是比特币挖矿难度调整机制。 想要高难度就扩大范围，想要低难度就缩小范围。

1953年出现哈希函数，1970年哈希函数蓬勃发展，2001年出现SHA-256。 不可动摇的基石。

从这一点来看，专家和大牛们忍不住夸赞中本聪的天才，甚至怀疑中本聪是不是外星人，就有些可以理解了。

至此，虽然你只了解比特币白皮书技术原理中哈希函数的一个基础知识，但这并不妨碍你理解比特币白皮书想要表达的50%。

除了“哈希函数”比特币采用了什么哈希算法，你觉得还有哪些高频词？ 欢迎在留言区分享你的看法。

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