科普 | 区块链技术不可撼动的基石:哈希函数

这是白话区块链的第1887期原创?作者|复利青年出品|白话区块链

比特币作为加密行业第一个成功的应用,自诞生以来受到越来越多的关注。不过一旦深入一点了解比特币背后的技术,哈希函数就是绕不开的概念,那么哈希函数到底是什么?

维基百科是这么说的:

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。

慢雾首席信息安全官:SIM交换攻击将在未来成为麻烦:7月17日消息,慢雾首席信息安全官23pds称,基于SIM交换的黑客攻击目前还不太普遍,但在不久的将来有进一步上升的巨大潜力。他表示,随着Web3的普及并吸引更多人进入该行业,由于其技术要求相对较低,SIM交换攻击的可能性也随之增加。他同时提到了过去几年涉及加密货币中SIM交换黑客的一些案例,如2021年10月,由于2FA漏洞,黑客从至少6,000名客户那里窃取了加密货币。

SIM交换黑客是身份盗窃的一种形式,攻击者接管受害者的电话号码,使他们能够访问银行账户、信用卡或加密账户。[2023/7/17 10:59:52]

变换不能乱变换,要照着如下过程来:

美国财政部长耶伦:美元作为储备货币应该会缓慢贬值:金色财经报道,美国财政部长耶伦表示,美元作为储备货币应该会缓慢贬值。这些声明是在包括金砖国家经济集团在内的许多国家进行的国际去美元化努力中作出的。

此外,耶伦讨论了国际金融机构 (IFI) 及其作为更广泛的经济和外交政策工具包的一部分的作用。她将这些机构称为促进更具弹性的全球经济。[2023/6/14 21:36:42]

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

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。

以太坊升级以来约352万枚ETH新存入质押,净存款约84.2万枚ETH:金色财经报道,Token.Unlock数据显示,自以太坊上海升级完成以来,已有约268万枚ETH解除质押,约352万枚ETH新存入质押,净存款约84.2万枚ETH。此外,当前约4.3万枚ETH处于待提款状态。[2023/5/16 15:05:31]

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:

1、哈希函数的唯一性

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。

足球明星贝克汉姆提交元宇宙及NFT相关商标申请:4月25日消息,美国律师发Mike Kondoudis推文称,英格兰足球运动员大卫·贝克汉姆(David Beckham)提交了元宇宙及NFT相关商标申请,内容涵盖NFT及数字代币、虚拟服装/鞋类/头饰、以及虚拟表演+娱乐活动。[2022/4/25 14:46:21]

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。

END

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