科普 | 比特幣挖礦用的SHA256算法是什么？_區塊鏈

視頻來源：MatthewEnduresTeaching

翻譯：Cobo錢包

世界上最流行的計算機算法大概就是SHA256哈希算法了。首先看下它的定義——一種具有確定性的單向哈希函數。我們逐詞解釋一下：

「算法」就是執行操作的一系列步驟/過程；

「哈希函數」是一種數學函數，輸入的長度可以是任意的，但輸出的長度是固定的，可以把它理解為文件的數字指紋；

具有「確定性」的特征，意思是同一個輸入值，總能得到相同的輸出值。

國務院：推進科普與區塊鏈技術深度融合:為貫徹落實黨中央、國務院關于科普和科學素質建設的重要部署，依據《中華人民共和國科學技術進步法》、《中華人民共和國科學技術普及法》制定《全民科學素質行動規劃綱要（2021－2035年）》，其中要求實施智慧科普建設工程。推進科普與區塊鏈等技術深度融合，強化需求感知、用戶分層、情景應用理念，推動傳播方式、組織動員、運營服務等創新升級，加強“科普中國”建設，強化科普信息落地應用，與智慧教育、智慧城市、智慧社區等深度融合。（新華社）[2021/7/10 0:40:52]

動態 | 新浪財經：官媒針對區塊鏈的報道從科普宣傳轉向打假監管:據新浪財經今日消息，“1025新政”滿月，一個月間，官媒對區塊鏈的態度風向已轉。據11月初的一項統計，七家黨媒在新政一周內發布了65篇直接相關報道，當時文章中的關鍵詞是數據、產業、安全、創新等，大量文章偏向于科普區塊鏈的概念以及應用介紹，提醒警惕虛擬貨幣炒作的僅有3篇。近期，官媒的批評焦點則紛紛指向借區塊鏈之名進行的虛擬貨幣發行和炒作行為。據統計，新華網、人民網收錄轉載的，以打擊虛擬貨幣或揭露假借區塊鏈行騙為主題的文章，自10月25日到11月25日午間，共28篇；其中，11月19日至11月25日的一周內就高達15篇。這些文章主要圍繞三個觀點展開：厘清區塊鏈和虛擬貨幣的關系，說明二者概念不等；打擊偽“區塊鏈”騙局，或是虛擬貨幣騙局揭露；提醒民眾，區塊鏈不能成為炒作的噱頭，更不是行騙的招牌，需警惕此類活動，理性投資。[2019/11/26]

SHA256是指輸出值為256位的安全的哈希算法，那「單向」是什么意思呢——單向代表了函數很難逆推。有些函數很容易逆推，比如加30，只需減30就可以逆推回來；但如果你要逆推兩個大素數的乘法公式就很難。

動態 | 央行官微舊文重發“再科普”：范一飛詳解數字貨幣:據中國經濟網消息，今日，央行官微公眾號頭條重新發布央行副行長范一飛在2018年1月25日題為《關于央行數字貨幣的幾點考慮》的文章，對央行數字貨幣再次進行科普。同時，微信公眾號第二條發布支付司副司長穆長春8月10日在第三屆中國金融四十人伊春論壇上的演講。近年來，各主要國家和地區央行及貨幣當局均在對發行央行數字貨幣開展研究，新加坡央行和瑞典央行等已經開始進行相關試驗，人民銀行也在組織進行積極探索和研究。[2019/8/21]

SHA256函數是一種單向散列算法，輸入值可以是任意類型和長度，輸出值位數均為256位，可能是256個1和0——這是一個很長的數，所以通常會寫成一段64位十六進制數。

這個公式有兩個有趣又實用的特點：

首先，如果你得到了同樣的哈希值，或者說是數字指紋，就是因為你輸入了完全相同的輸入值，兩個不同的輸入值不會得出同一個輸出值。

那哈希值數量有多少呢——2的256次方。

另一個有趣的特點是蝴蝶效應，只要輸入值改變一點點輸出值就會變。舉個例子，我現在拍一張照片，像素：1000x1000，文件長度：2400萬位，用SHA256算法來運行一下，得出一個哈希值。現在來改變輸入值中的某一個小單位，放大這個電線桿的像素，把綠色值的0改為1，重新用SHA256算法運行一遍，就得到一個完全不同的輸出值，這還只是改變了2400萬單位中的一個。

以上兩個特點幫助SHA256適用于各種場景：密碼學、數字簽名、認證，以及比特幣。

SHA256在比特幣協議中發揮著關鍵的作用，任何人都可以在自己的計算機上運行這個數學函數，但沒有人能逆推它。如果你可以逆推這個算法，你就可以比其他人挖礦挖得更快，然后賺很多錢。

比特幣挖礦的過程，就是找到輸入值的過程，這個輸入值通過SHA256算法產生了一串開頭帶有約70個零的輸出值。但是，因為沒有已知的公式，每個人能做的也只是通過蠻力一個數一個數去試，直到找到正確的輸入值。不過比特幣挖礦只需要找到一個接近的哈希值就好，不需要完全匹配。實際上，挖礦難度可以調整，保證大概每十分鐘能有礦工找到匹配的輸入值，然后賺取12.5比特幣的出塊獎勵，這就是為什么我認為它是地球上最流行的算法，或者應該說是地球上最常用的算法。

為了跑贏比特幣挖礦的競賽，人們專門使用了可以很快運行SHA256算法的計算機，有多快呢？

如果把全世界所有比特幣礦工加起來，目前他們每秒正在運算6千億億個哈希值，分秒不休，日復一日。

所以我說SHA256是最流行的算法，這個結論還是很公道的。我覺得可能會有其它的字符處理算法和它競爭，比如傅里葉變換函數，但是每秒能運算超過6千億億次嗎？

我不知道...

Anyway，我說這些就是想表明：沒有人能找到比特幣挖礦的捷徑，雖然找捷徑有巨大的經濟動力，或許有人能找到，但他們不會那樣做，只會選擇遵循規則...

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