三分鐘讀懂什么是哈希函數：三大特性及應用_比特幣

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。

比特幣投資公司NYDIG上月裁員約110人，占員工總數三分之一:10月14日消息，據華爾街日報援引消息人士報道，比特幣投資公司NYDIG于9月22日通知受裁員影響的員工，裁員人數約為110人，大概占公司員工總數的三分之一。知情人士表示，員工被告知公司正在尋求削減開支，并將其重點縮小到更有前途的業務。

此前報道，10月3日，NYDIG發布公告表示，其首席執行官Robert Gutmann和總裁Yan Zhao將離職，但會留在NYDIG母公司Stone Ridge Holdings。Tejas Shah和Nate Conrad將分別擔任新任首席執行官和總裁，二人此前分別擔任該機構全球金融主管和全球支付主管。[2022/10/14 14:27:28]

變換不能亂變換，要照著如下過程來：

Galaxy Digital CEO：三分之二的加密對沖基金或將倒閉:6月9日消息，Galaxy Digital Holdings 創始人兼首席執行官 Mike Novogratz 在 Piper Sandler 全球交易所和經紀會議上表示，由于目前市場的不確定性，三分之二的加密對沖基金或將倒閉。他說：“交易量將下降，對沖基金將不得不重組，實際上有 1,900 家加密貨幣對沖基金，我的猜測是三分之二會倒閉”。

比特幣已從 11 月創下的歷史高位下跌了 50% 以上，Novogratz 將加密市場對美聯儲取消刺激措施的反應列為過去六個月代幣價格暴跌的原因，此外，Terra 區塊鏈的崩潰削弱了人們對加密貨幣和去中心化金融（DeFi）領域的信心。（彭博社）[2022/6/9 4:12:59]

1、任何長度的內容

調查：超過三分之一的高盛實習生將加密貨幣視為資產類別:10月28日消息，根據對高盛最新實習生的一項調查，33%的實習生將加密貨幣視為一種已經確立的資產類別。然而，大多數實習生仍然不了解數字資產，他們聲稱在加入加密貨幣狂潮之前需要做更多的研究。絕大多數受訪者（95%）選擇股票而不是加密貨幣作為首選投資方式。（U.Today）[2021/10/29 21:06:51]

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。

三分之一的比特幣被1600個錢包持有:據Chainalysis數據顯示，1600個比特幣錢包持有的比特幣數量超過了目前總量的三分之一，并且每個錢包的比特幣數量都大于1000個，而排名前100的錢包持有的比特幣數量超過10000個。[2018/6/10]

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。

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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