区块链:三分钟读懂什么是哈希函数:三大特性及应用

作者|复利青年

出品|白话区块链

想进一步了解区块链技术和比特币的小伙伴,就不得不翻越技术的围墙,从技术的角度,“睁眼”看看区块链世界里第一个杀手级成功应用比特币,看看中本聪为什么能被称为外星人,而提到区块链的技术这就不得不提到,学习区块链技术经常被使用到的一个知识——哈希函数。

哈希函数是一种从任何一种数据中创建小的数字指纹的方法。哈希函数把消息或数据压缩成摘要,使得数据量变小,将数据的格式固定下来。该函数将数据打乱混合,重新创建一个叫做散列值的指纹。

百度百科和维基百科真有别称的话,应该叫看不懂百科。给哈希函数一个简洁的白话定义:哈希函数是一系列复杂的但输出值位数固定的数学变换。

数据:17个ARB鲸鱼地址共减持约三分之一:金色财经报道,据链上分析师余烬统计,在ARB价格经历了一波冲击1.8美元的行情后,17个ARB鲸鱼地址中有些已高位清仓,有些还在继续买入:6个地址有卖出,其中4个地址是全部卖出;3个地址有加仓;8个地址没有变动。总体上这些鲸鱼们在这次反弹里减持了约三分之一的ARB。[2023/4/24 14:23:04]

变换不能乱变换,要照着如下过程来:

1、任何长度的内容

2、经过这系列复杂但固定的数学变换后

3、会输出一个固定长度和格式的数据

香港数字资产平台OSL正在削减约三分之一的成本,包括裁员:金色财经报道,香港数字资产平台OSL正在削减约三分之一的成本,其中包括裁员,不过OSL拒绝透露裁员人数。2022年6月份,知情人士称,OSL已裁员40至60人,约占员工总数的15%。[2023/1/17 11:17:23]

脚注:数学领域会用H表示这经过变化后输出的数值,中文名叫消息摘要或数字指纹。

比如,在比特币中,公钥生成地址时用到的哈希函数SHA256,后面的“256”的意思是输出是固定256位长度的数据。

这数学变换不是任意变换都能被称之为哈希函数,一个数学变换要升级为哈希函数必须符合三个条件:唯一性、单向性、暴力求解:

GSBN推出可追踪全球三分之一集装箱的区块链平台:金色财经报道,全球航运业务网络(GSBN)推出了一个新的基于区块链的平台,可以跟踪全球三分之一的集装箱。该GSBN成立在2020年十月由全球八大国家一级货运海上货运公司建立一个blockchain平台,数字化运输流程,如证件的签发,通关和物流数据。总部位于香港的非营利财团GSBN的成员“占世界上处理的每三个集装箱中的一个”,一旦该平台得到充分利用,这可能很快就会在区块链上进行验证。GSBN于9月8日宣布与甲骨文、微软Azure、蚂蚁链和阿里云合作推出新的区块链平台。(cointelegraph)[2021/9/10 23:15:09]

1、哈希函数的唯一性

Yearn.finance季度报告:三分之二收入来自yUSD vault:Yearn Finance(YFI)发布了第一份非正式季度报告,报告称,Yearn Finance协议该季度的净收入为379万美元,其中大部分来自yVault的产品。yUSD vault占总收入的68%,是最大的收入来源。9月份引入的yETH vault在这段期间产生了54.5万美元的收益,但为了降低风险和损失很快将其暂停。yETH vault仍然对存款人关闭,其收益不足1%,但是Yearn将在即将发布的第二版vault中重新推出yETH vault。报告指出,这些 vault的大部分收入来自于0.3%的提款费,并表示新的收费结构将很快实施。报告显示,Yearn Finance总计30.6万美元的运营支出中,行政薪酬和安全支出占比分别约为56%和27%。除了对生态系统贡献者的一些资助外,还从费用中支付了一些审计和漏洞赏金。(Cointelegraph)[2020/12/10 14:46:33]

直观的理解就是:只有输入X,才能得到H。理解这个特性时,可以把哈希函数理解成你和你的指纹,你是输入,你的指纹是输出,唯一性就是指只有你才能有你的指纹,在比特币里就是指,你转账用的比特币地址,只有你的公钥才能生成,就像你的指纹是独一无二的一样,世界上没有任何其他人能生成和你一样的转账地址。

2、哈希函数的单向性

哈希函数的单向性是指H是无法反向推导X。如果给你一个指纹,仅有一个指纹的你,是绝对想象不出指纹的主人到底是男是女,到底长什么样,只能知道这是个指纹。

哈希函数的单向性可以用一个不准确但十分形象的类比来直观理解——来猜猜下巴的主人是谁?

这Man味十足的迷人下巴主人是白宇?是张震?还是赵又廷?谜底揭晓:是我们喜爱的坤坤,不是蔡徐坤,而是乡村F4谢广坤↓

因为哈希函数的单向性,所以在比特币里,即使我们的收款地址是公开的,但是没人能知道我们生成收款地址的公钥是什么,更无法知道生成公钥的私钥是什么。

市面上有一种言论说,量子计算机的出现会让比特币一文不值,但现在你应该知道,即使量子计算机出现可,目前也难以攻破哈希函数,哈希函数是中本聪为比特币设置的一道安全锁,希望比特币有充足的时间升级到抗量子的加密算法。

3、哈希函数的暴力求解

如果知道哈希值H真想找到输入值X,只能从源头出发,一个数一个数去尝试,每个数都套到哈希函数里,然后看看输出的哈希值是不是等于H。

就像如果你真想知道某个指纹是谁的指纹,你只能全世界一个个人找过去,去对比每一个手里的指纹和这个指纹,是不是完全相同,没有丝毫偏差。02

哈希函数因为这三个特性变成了中本聪手里的利器,帮助他在设计比特币的路上解决了多个难题,在比特币白皮书中,除了简介和结论的10个章节里,几乎每个章节都能看到哈希函数的使用。

用哈希函数的唯一性用来防止作假——数字签名

用哈希函数的唯一性来提升效率——默克尔树检索交易记录

用哈希函数的单向性用来保密——公钥生成比特币的地址

用哈希函数的暴力求解来设计比特币的工作量证明——当范围足够大的时候,拿着指纹去找指纹拥有人是不可能的事情,但如果把范围缩小呢,比如在一个只有几百万人的城市里找,难度就会小很多,这就是比特币的mining难度调整机制,想要难度高一点那就把范围扩大一点,想要难度低一点就把范围缩小一点。

1953年哈希函数出现,1970年哈希函数蓬勃发展,2001年SHA-256出现,在2008年时,哈希函数却在中本聪手里被玩出了花,成为了区块链技术里不可撼动的基石。

从这个角度看,多少让人理解了为什么专家和大牛都忍不住夸赞中本聪天才,甚至怀疑中本聪是不是外星人。

至此,虽然比特币白皮书中技术原理你只是懂了一个基础知识哈希函数,但这一点都不妨碍你理解了比特币白皮书里50%想要表达的内容。

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