比特幣: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。

美聯儲利率掉期顯示6月降息概率為三分之一，完全定價到7月會降息:金色財經報道，美聯儲利率掉期顯示6月降息概率為三分之一，完全定價到7月會降息。[2023/5/5 14:43:29]

變換不能亂變換，要照著如下過程來：

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

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。

調查：三分之二的挪威加密貨幣投資者擁有BTC:4月21日消息，K33在挪威進行的研究顯示，2023年挪威的加密貨幣擁有率從10%下降到8%；但將近四分之一的受訪者認為他們將在未來十年內獲得加密貨幣，其中高度集中在39歲及以下的受訪者中；Firi、Coinbase和Binance 主導挪威加密貨幣市場；三分之二的挪威加密貨幣投資者擁有BTC。[2023/4/21 14:18:59]

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。

過去一小時推特討論量排名前三分別為BTC、ETH及DOGE:CoinTrendz數據顯示，過去一小時推特討論量排行中，BTC憑借237的討論量排名第一，ETH以188的討論量排名第二，DOGE以105的討論量排名第三。討論量排名第四至十位的分別為：LINK（95）、ACH（80）、XRP（40）、XTZ（36）、SHIB（33）、AMP（28）、ADA（28）。[2021/8/7 1:40:28]

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。

動態 | 三分之一的墨西哥企業將允許加密貨幣付款:據cryptonews消息，根據一項新研究，超過三分之一的墨西哥企業表示他們已經開始使用一種新系統，該系統很快就會允許他們接受加密貨幣的付款。普華永道墨西哥報告稱，作為該公司2018年更大的全球信息安全狀況調查的一部分，它發現其調查的墨西哥公司中有38％表示他們希望開始使用加密貨幣作為一種付款方式。與此同時，33％的公司表示他們已經開發或采用了允許他們處理加密貨幣交易的薪酬平臺。[2018/11/15]

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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