區塊鏈:三分鐘讀懂什么是哈希函數：三大特性及應用_MPL

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。

Messari前主管：Uniswap日交易量占Coinbase交易量的三分之一:7月31日早間，Messari前主管、股票及加密貨幣交易員Qiao Wang發推稱，Uniswap過去24小時內交易額為1.26億美元，這個數據相當于Coinbase交易量的三分之一，Kraken交易量的二分之一。此外，這個數字也超過了Gemini、Polo和Binance US交易量總和。而其中近一半的交易量是由算法穩定幣Ampleforth帶來的。據Uniswap公布的數據，24小時內，AMPL總交易量超過6千萬美金，日增長量為44%，產生的交易手續費近20萬美元。[2020/7/31]

變換不能亂變換，要照著如下過程來：

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、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

聲音 | Morgan Creek創始人：Libra意味著全球近三分之一國家將使用加密貨幣 極大利好比特幣:Morgan Creek（摩根溪）創始人Anthony Pompliano發推文稱，Facebook的聲明（穩定幣白皮書）中最重要的部分是，每一位Facebook用戶最終都會得到一個數字錢包。（這意味著）全球近三分之一的國家將使用加密貨幣。這對比特幣來說是非常樂觀的。[2019/6/18]

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。

動態 | 德國三分之一大企業認為區塊鏈技術與互聯網一樣具有革命性:據Coin Crypto Rama消息，德國聯邦信息技術、電信和新媒體協會（Bitkom）發布的一份最新調查報告顯示，德國36％的大企業認為區塊鏈技術與互聯網技術一樣具有革命性。報告指出，除人工智能（AI）和物聯網（IoT）外，區塊鏈技術是當前三大發展領域之一，具有“巨大潛力” 。[2018/12/6]

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：

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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