比特幣:三分鐘讀懂什么是哈希函數：三大特性及應用_加密貨幣

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。

清華大學沈陽：未來元宇宙可能會占到總經濟規模的三分之一:金色財經報道，在華夏日報主辦的“華夏機構投資者年會暨第十五屆金蟬獎頒獎”盛典上，清華大學新聞學院教授、博士生導師沈陽表示，未來，元宇宙經濟的規模可能會占到總經濟規模的三分之一。元宇宙的發展過程中面臨一定的挑戰，但應從其可操作性著手，可以嘗試用面向企業端服務的思路去做。　

“在如今的互聯網世界，我們的數字勞動與對應的數字收益是不匹配的。”沈陽表示。“就像即使我們每天在微信發朋友圈，騰訊也不會把朋友圈的廣告費分給我們，這就是一種不匹配。”沈陽解釋道，“目前的互聯網世界也出現了壟斷的格局，這也是下一代互聯網，包括元宇宙等這些概念統籌之下，未來經濟體系需要去改變的。”（華夏日報）[2022/1/24 9:08:22]

變換不能亂變換，要照著如下過程來：

數據：比特幣期貨未平倉金額達37億美元，OKEx占近三分之一:據Skew數據顯示，比特幣期貨未平倉金額約為37億美元，其中OKEx未平倉比特幣金額超10億美元，BitMEX的比特幣未平倉金額為9.4億美元。[2020/6/2]

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。

聲音 | 微軟Azure Blockchain首席項目經理：世界500強中有三分之二都在進行鏈改:今日在北京舉行的2019以太坊技術及應用大會上，微軟Azure Blockchain首席項目經理許建志在講解“以太坊在企業的應用案例與開發”中表示，世界500強中有三分之二都在進行鏈改，微軟目前合作的項目超過100余個，包括新加坡航空，日本鐵路等。他認為受到擴容和tps影響，與公有鏈相比私有鏈和聯盟鏈的發展速度更快，微軟不打算開發自己的獨立的區塊鏈。[2019/6/29]

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：

分析 | 安永：約三分之一加密貨幣幾乎失去全部價值:據newsbtc消息，安永最近的一份報告顯示，通過ICO等網上募集資金活動進行的加密貨幣項目，已經有約三分之一幾乎失去全部價值，而其中86%目前的交易價格低于其上市價格，而2017年進行ICO項目有71%仍然缺乏功能性產品。報告還發現，2018年的加密貨幣市場崩潰嚴重影響了ICO代幣和之前已有的加密貨幣。安永會計事務所區塊鏈專家Paul Brody對此表示：市場狀況比我們想象得還要糟糕。據悉，這份報告收集了來自141個于2017年通過ICO發行代幣的加密貨幣項目數據。[2018/10/20]

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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