哈希演算法區塊鏈

Ⅰ 小白如何秒懂區塊鏈中的哈希計算

​ 小白如何秒懂區塊鏈中的哈希計算

當我在區塊鏈的學習過程中，發現有一個詞像幽靈一樣反復出現，「哈希」，英文寫作「HASH」。

那位說「拉稀」同學你給我出去！！

這個「哈希」據說是來源於密碼學的一個函數，嘗試搜一搜，論文出來一堆一堆的，不是橫式就是豎式，不是表格就是圖片，還有一堆看不懂得xyzabc。大哥，我就是想了解一下區塊鏈的基礎知識，給我弄那麼難幹啥呀？！我最長的密碼就是123456，復雜一點的就是654321，最復雜的時候在最後加個a，你給我寫的那麼復雜明顯感覺腦力被榨乾，僅有的腦細胞成批成批的死亡！為了讓和我一樣的小白同學了解這點，我就勉為其難，努力用傻瓜式的語言講解一下哈希計算，不求最准確但求最簡單最易懂。下面我們開始：

# 一、什麼是哈希演算法

## 1、定義：哈希演算法是將任意長度的字元串變換為固定長度的字元串。

從這里可以看出，可以理解為給**「哈希運算」輸入一串數字，它會輸出一串數字**。

如果我們自己定義 「增一演算法」，那麼輸入1，就輸出2；輸入100就輸出101。

如果我我們自己定義「變大寫演算法」，那麼輸入「abc」輸出「ABC」。

呵呵，先別打我啊！這確實就只是一個函數的概念。

## 2、特點：

這個哈希演算法和我的「增一演算法」和「變大寫演算法」相比有什麼特點呢？

1）**確定性，算得快**：咋算結果都一樣，算起來效率高。

2）**不可逆**：就是知道輸出推不出輸入的值。

3）**結果不可測**：就是輸入變一點，結果天翻地覆毫無規律。

總之，這個哈希運算就是個黑箱，是加密的好幫手！你說「11111」，它給你加密成「」，你說「11112」它給你弄成「」。反正輸入和輸出一個天上一個地下，即使輸入相關但兩個輸出毫不相關。

# 二、哈希運算在區塊鏈中的使用

## 1、數據加密

**交易數據是通過哈希運算進行加密，並把相應的哈希值寫入區塊頭**。如下圖所示，一個區塊頭包含了上一個區塊的hash值，還包含下一個區塊的hash值。

1）、**識別區塊數據是否被篡改**：區塊鏈的哈希值能夠唯一而精準地標識一個區塊，區塊鏈中任意節點通過簡單的哈希計算都可以獲得這個區塊的哈希值，計算出的哈希值沒有變化也就意味著區塊鏈中的信息沒有被篡改。

2）、**把各個區塊串聯成區塊鏈**：每個區塊都包含上一個區塊的哈希值和下一個區塊的值，就相當於通過上一個區塊的哈希值掛鉤到上一個區塊尾，通過下一個區塊的哈希值掛鉤到下一個區塊鏈的頭，就自然而然形成一個鏈式結構的區塊鏈。

## 2、加密交易地址及哈希

在上圖的區塊頭中，有一個Merkle root（默克爾根）的哈希值，它是用來做什麼的呢？

首先了解啥叫Merkle root？ 它就是個二叉樹結構的根。啥叫二叉樹？啥叫根？看看下面的圖就知道了。一分二，二分四，四分八可以一直分下去就叫二叉樹。根就是最上面的節點就叫 根。

這個根的數據是怎麼來的呢？是把一個區塊中的每筆交易的哈希值得出後，再兩兩哈希值再哈希，再哈希，再哈希，直到最頂層的數值。

這么哈希了半天，搞什麼事情？有啥作用呢？

1）、**快速定位每筆交易**：由於交易在存儲上是線性存儲，定位到某筆交易會需要遍歷，效率低時間慢，通過這樣的二叉樹可以快速定位到想要找的交易。

舉個不恰當的例子：怎麼找到0-100之間的一個任意整數？（假設答案是88）那比較好的一個方法就是問：1、比50大還是小？2、比75大還是小？3、比88大還是小？ 僅僅通過幾個問題就可以快速定位到答案。

2）、**核實交易數據是否被篡改**：從交易到每個二叉樹的哈希值，有任何一個數字有變化都會導致Merkle root值的變化。同時，如果有錯誤發生的情況，也可以快速定位錯誤的地方。

## 3、挖礦

  在我們的區塊頭中有個參數叫**隨機數Nonce，尋找這個隨機數的過程就叫做「挖礦」**！網路上任何一台機器只要找到一個合適的數字填到自己的這個區塊的Nonce位置，使得區塊頭這6個欄位（80個位元組）的數據的哈希值的哈希值以18個以上的0開頭，誰就找到了「挖到了那個金子」！既然我們沒有辦法事先寫好一個滿足18個0的數字然後反推Nounce，唯一的做法就是從0開始一個一個的嘗試，看結果是不是滿足要求，不滿足就再試下一個，直到找到。

找這個數字是弄啥呢？做這個有什麼作用呢？

1）、**公平的找到計算能力最強的計算機**：這個有點像我這里有個沙子，再告訴你它也那一個沙灘的中的一粒相同，你把相同的那粒找出來一樣。那可行的辦法就是把每一粒都拿起來都比較一下！那麼比較速度最快的那個人是最有可能先早到那個沙子。這就是所謂的「工作量證明pow」，你先找到這個沙子，我就認為你比較的次數最多，乾的工作最多。

2）、**動態調整難度**：比特幣為了保證10分鍾出一個區塊，就會每2016個塊（2周）的時間計算一下找到這個nonce數字的難度，如果這2016個塊平均時間低於10分鍾則調高難度，如高於十分鍾則調低難度。這樣，不管全網的挖礦算力是怎麼變化，都可以保證10分鍾的算出這個隨機數nonce。

# 三、哈希運算有哪些？

說了這么多哈希運算，好像哈希運算就是一種似的，其實不是！作為密碼學中的哈希運算在不斷的發展中衍生出很多流派。我看了」滿頭包」還是覺得內在機理也太復雜了，暫時羅列如下，小白們有印象知道是怎麼回事就好。

從下表中也可以看得出，哈希運算也在不斷的發展中，有著各種各樣的演算法，各種不同的應用也在靈活應用著單個或者多個演算法。比特幣系統中，哈希運算基本都是使用的SHA256演算法，而萊特幣是使用SCRYPT演算法，誇克幣（Quark）達世幣（DASH）是把很多演算法一層層串聯上使用，Heavycoin（HAV）卻又是把一下演算法並聯起來，各取部分混起來使用。以太坊的POW階段使用ETHASH演算法，ZCASH使用EQUIHASH。

需要說明的是，哈希運算的各種演算法都是在不斷升級完善中，而各種幣種使用的演算法也並非一成不變，也在不斷地優化中。

**總結**：哈希運算在區塊鏈的各個項目中都有著廣泛的應用，我們以比特幣為例就能看到在**數據加密、交易數據定位、挖礦等等各個方面都有著極其重要的作用**。而哈希運算作為加密學的一門方向不斷的發展和延伸，身為普通小白的我們，想理解區塊鏈的一些基礎概念，了解到這個層面也已經足夠。

Ⅱ 哈希演算法是什麼呢

哈希演算法就是一種特殊的函數，不論輸入多長的一串字元，只要通過這個函數都可以得到一個固定長度的輸出值，這就好像身份證號碼一樣，永遠都是十八位而且全國唯一。哈希演算法的輸出值就叫做哈希值。

原理：

哈希演算法有三個特點，它們賦予了區塊鏈不可篡改、匿名等特性，並保證了整個區塊鏈體系的完整。

第一個特點是具有單向性。比如輸入一串數據，通過哈希演算法可以獲得一個哈希值，但是通過這個哈希值是沒有辦法反推回來得到輸入的那串數據的。這就是單向性，也正是基於這一點，區塊鏈才有效保護了我們信息的安全性。

哈希演算法的第二個特點是抗篡改能力，對於任意一個輸入，哪怕是很小的改動，其哈希值的變化也會非常大。

它的這個特性，在區塊與區塊的連接中就起到了關鍵性的作用。區塊鏈的每個區塊都會以上一個區塊的哈希值作為標示，除非有人能夠破解整條鏈上的所有哈希值，否則數據一旦記錄在鏈上，就不可能進行篡改。

哈希演算法的第三個特點就是抗碰撞能力。所謂碰撞，就是輸入兩個不同的數據，最後得到了一個相同的輸入。

就跟我們逛街時撞衫一樣，而坑碰撞就是大部分的輸入都能得到一個獨一無二的輸出。在區塊鏈的世界中，任何一筆交易或者賬戶的地址都是完全依託於哈希演算法生產的。這也就保證了交易或者賬戶地址在區塊鏈網路中的唯一性。

無論這筆轉賬轉了多少錢，轉給了多少個人，在區塊鏈這個大賬本中都是唯一的存在。它就像人體體內的白細胞，不僅區塊鏈的每個部分都離不開它，而且它還賦予了區塊鏈種種特點，保護著整個區塊鏈體系的安全。

Ⅲ 區塊鏈中哈希演算法的特點是什麼

哈希演算法可以作為一個很小的計算機程序來看待，無論輸入數據的大小及類型如何，它都能將輸入數據轉換成固定長度的輸出。哈希演算法在任何時候都只能接受單條數據的輸入，並依靠輸入數據創建哈希值。
根據最終產生的哈希值的長度不同，有不同的哈希演算法。
在區塊鏈中使用的為加密哈希演算法，其特點有：
1、能夠為任何類型的數據快速創建哈希值
2、確定性
3、偽隨機
4、單向函數
5、防碰撞

Ⅳ 區塊鏈哈希演算法是什麼

哈希演算法也被稱為「散列」，是區塊鏈的四大核心技術之一。是能計算出一個數字消息所對應的、長度固定的字元串（又稱消息摘要）的演算法。由於一段數據只有一個哈希值，所以哈希演算法可以用於檢驗數據的完整性。在快速查找和加密演算法的應用方面，哈希演算法的使用非常普遍。

在互聯網時代，盡管人與人之間的距離更近了，但是信任問題卻更嚴重了。 現存的第三方中介組織的技術架構都是私密而且中心化的，這種模式永遠都無法從根本上解決互信以及價值轉移的問題。因此，區塊鏈技術將會利用去中心化的資料庫架構完成數據交互信任背書，實現全球互信的一大跨步。在這一過 程中，哈希演算法發揮了重要作用。

散列演算法是區塊鏈中保證交易信息不被篡改的單向密碼機制。區塊鏈通過散列演算法對一個交易區塊中的交易進行加密，並把信息壓縮成由一串數字和字母組成的散列字元串。區塊鏈的散列值能夠唯一而准確地標識一個區塊。在驗證區塊的真實性時，只需要簡單計算出這個區塊的散列值，如果沒有變化就 意味著這個區塊上的信息是沒有被篡改過的。

鏈喬教育在線旗下學碩創新區塊鏈技術工作站是中國教育部學校規劃建設發展中心開展的「智慧學習工場2020-學碩創新工作站 」唯一獲準的「區塊鏈技術專業」試點工作站。專業站立足為學生提供多樣化成長路徑，推進專業學位研究生產學研結合培養模式改革，構建應用型、復合型人才培養體系。

Ⅳ 哈希演算法

1.通過哈希值不能反向推導出原始數據（所以哈希演算法也叫單向哈希演算法）
2.對於輸入數據非常敏感，及時更改了一個比特位，哈希值也大不相同
3.散列沖突的概率要小，
4.執行效率要高，及時很長的文本，也能盡快計算出哈希值

MD5的結果是128位 --> 32個16進制串

最常用於加密的哈希演算法是 MD5（MD5 Message-Digest Algorithm，MD5 消息摘要演算法）和 SHA（Secure Hash Algorithm，安全散列演算法）

通過拿到加密後的密文然後再字典表（彩虹表）中比對，找到相同的密文則可以知道其明文。
可以通過在用戶的密碼後加鹽（加入一個字元串）然後加密存儲起來。

區塊鏈是一塊塊區塊組成的，每個區塊分為兩部分：區塊頭和區塊體。
區塊頭保存著 自己區塊體 和 上一個區塊頭 的哈希值。
因為這種鏈式關系和哈希值的唯一性，只要區塊鏈上任意一個區塊被修改過，後面所有區塊保存的哈希值就不對了。
區塊鏈使用的是 SHA256 哈希演算法，計算哈希值非常耗時，如果要篡改一個區塊，就必須重新計算該區塊後面所有的區塊的哈希值，短時間內幾乎不可能做到。

假設我們有 k 個機器，數據的哈希值的范圍是 [0, MAX]。我們將整個范圍劃分成 m 個小區間（m 遠大於 k），每個機器負責 m/k 個小區間。當有新機器加入的時候，我們就將某幾個小區間的數據，從原來的機器中搬移到新的機器中。這樣，既不用全部重新哈希、搬移數據，也保持了各個機器上數據數量的均衡。

Ⅵ 區塊鏈技術中的哈希演算法是什麼

1.1. 簡介

計算機行業從業者對哈希這個詞應該非常熟悉，哈希能夠實現數據從一個維度向另一個維度的映射，通常使用哈希函數實現這種映射。通常業界使用y = hash(x)的方式進行表示，該哈希函數實現對x進行運算計算出一個哈希值y。
區塊鏈中哈希函數特性：

• 函數參數為string類型；

• 固定大小輸出；

• 計算高效；

• collision-free 即沖突概率小：x != y => hash(x) != hash(y)
  
  隱藏原始信息：例如區塊鏈中各個節點之間對交易的驗證只需要驗證交易的信息熵，而不需要對原始信息進行比對，節點間不需要傳輸交易的原始數據只傳輸交易的哈希即可，常見演算法有SHA系列和MD5等演算法
  

1.2. 哈希的用法

哈希在區塊鏈中用處廣泛，其一我們稱之為哈希指針（Hash Pointer）
哈希指針是指該變數的值是通過實際數據計算出來的且指向實際的數據所在位置，即其既可以表示實際數據內容又可以表示實際數據的存儲位置。下圖為Hash Pointer的示意圖

Ⅶ 區塊鏈的哈希演算法是什麼玩意

和數軟體解釋：區塊鏈是使用哈希演算法加密。哈希演算法是區塊鏈中保證交易信息不被篡改的單項密碼機制。哈希演算法接收一段明文後，以一種不可逆的方式將其轉化成一段長度較短，位數固定的散列數據。

Ⅷ 區塊鏈中的哈希演算法的作用是什麼

區塊鏈通過哈希演算法對一個交易區塊中的交易信息進行加密，並把信息壓縮成由一串數字和字母組成的散列字元串。
金窩窩集團分析其哈希演算法的作用如下：
區塊鏈的哈希值能夠唯一而精準地標識一個區塊，區塊鏈中任意節點通過簡單的哈希計算都接獲得這個區塊的哈希值，計算出的哈希值沒有變化也就意味著區塊鏈中的信息沒有被篡改。

Ⅸ 區塊鏈中的哈希演算法是什麼

哈希演算法是什麼？如何保證挖礦的公平性？
哈希演算法是一種只能加密，不能解密的密碼學演算法，可以將任意長度的信息轉換成一段固定長度的字元串。
這段字元串有兩個特點：
1、 就算輸入值只改變一點，輸出的哈希值也會天差地別。
2、只有完全一樣的輸入值才能得到完全一樣的輸出值。
3、輸入值與輸出值之間沒有規律，所以不能通過輸出值算出輸入值。要想找到指定的輸出值，只能採用枚舉法：不斷更換輸入值，尋找滿足條件的輸出值。
哈希演算法保證了比特幣挖礦不能逆向推導出結果。所以，礦工持續不斷地進行運算，本質上是在暴力破解正確的輸入值，誰最先找到誰就能獲得比特幣獎勵。

Ⅹ 區塊鏈中的哈希演算法

哈希演算法是區塊鏈中最重要的一個底層技術。是用來識別交易數據的一種方法，具有唯一性。加密哈希演算法是數據的「指紋」。

加密哈希演算法具有5大特徵：
1、能夠為任意類型的數據快速創建哈希值。
2、確定性。哈希演算法為相同的輸入數據總能產生相同的哈希值。
3、偽隨性。當輸入數據被改變時，哈希演算法返回的哈希值的變化是不可預測的。不可能根據輸入數據預測哈希值。
4、單向函數。不可能基於哈希值恢復原始輸入數據。單獨根據哈希值是不可能了解任何輸入數據的信息。
5、防碰撞。不同數據塊產生相同哈希值的機會很小。