秒懂区块链 | 哈希

人们常说哈希（HASH）；

矿工（Bitcoin miner）挑选矿机时一个重要的指标哈希率（hash rate）。

那hash到底是什么呢？

个人非常喜欢维基百科给出的定义，5句话概括性解释了hash。理解这5句话，有助于您直观的了解哈希，同时还有利于学习科技英语。原文放在详情页，感兴趣可以点音频对应的详情页阅读。在这里不复述了。

A cryptographic hash function (CHF) is a hash function that is suitable for use in cryptography（1. 范畴）. It is a mathematical algorithm that maps data of arbitrary size (often called the "message") to a bit array of a fixed size (the "hash value", "hash", or "message digest")（2.实现）and is a one-way function, that is, a function which is practically infeasible to invert（3. 特征）. Ideally, the only way to find a message that produces a given hash is to attempt a brute-force search of possible inputs to see if they produce a match, or use a rainbow table of matched hashes（4. 应用）. Cryptographic hash functions are a basic tool of modern cryptography（5.总结）.

Hash，可翻译做散列，更常见的是直接音译为哈希。

1.   限定范畴

首先，确定在此讨论哈希的范畴是密码学。在计算机领域哈希有很多应用，在这里我们重点讨论的是密码学相关的内容。

2.   那哈希函数是如何实现的呢？

把任意长度的输入通过hash算法变换成固定长度的输出，该输出就是hash值。

我总结为两个名词一个动词。

两个名词：

输入：message，可以是任意长度的信息块，可以是字符串、文本、音频、图像或视频等等，在最为大家熟知的区块链应用比特币中，hash函数的输入是块头block header，在后续课程中我们还详细介绍，不急。

输出：固定长度。"hash value", "hash", 或"message digest"。

一个动词：变换（映射）map

变换（映射）的方法，或者说HASH算法有很多种。

MD5

SHA-2

SHA-3

注：

SHA-2 is a family of hash functions that includes SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512, SHA-512/224, and SHA-512/256.

比特币中用的是SHA-256，顾名思义：SHA256算法使用的哈希值长度是256位。

随着时间的推移，对加密技术的攻击将会越来越强，其安全性也有所降低。这使得有效的SHA-2签名将会越来越不安全。比特币之后的有些区块链应用，采用了更安全的SHA-3算法。

3.   特征

HASH函数具备单向性

通过输入计算哈希值非常容易、快速，通过哈希值计算还原出原始输入是十分困难。

4.   应用

由于hash算法具有单项性这样特点，因此，HASH可以作为比特币工作量证明的底层实现技术，就是我们常说的挖矿。回顾我们前面的问题，哈希率Hash rate指的就是：矿机单位时间内执行HASH运算的次数，说高大上一点，类似数学里的逐步枚举法。说白了，没有什么好办法可以投机取巧，挨个挨个的尝试。维基百科里用了一个非常生动的词“brute-force search”，暴力破解，有点地方解释为puzzle friendly，是一个意思，但是没有brute-force直观。

好比淘金，古代或落后地区，用人力，肩扛手扒；现代科技，虽然使用机械，解决的是开采效率的问题，淘金的效率仍然很低。这是黄金至今仍然昂贵保值的原因之一。在现有科技水平下，HASH的特性，同样可保障数字世界里bitcoin的稀有性。当然，假设有一天量子计算获得实质性突破，HASH单项性特性将不复存在。这是另外一个话题了。

1.   总结

把任意长度的输入通过hash算法变换成固定长度的输出，该输出就是hash值。

HASH是现代密码学的基石。bitcoin乃至区块链里大量存在HASH的身影。在后续相关课程中我将逐一为您介绍。