什麼是哈希功能？哈希功能在區塊鏈中的作用是什麼？

加密哈希功能（例如SHA-256）從任何輸入中創建固定尺寸哈希，從而通過確定性，單向和抗碰撞的屬性來確保區塊鏈數據完整性。隨著它改變哈希鏈，很容易檢測到篡改。

2025/03/01 18:36

要點：

• 哈希函數是一種加密算法，將任何輸入數據轉換為固定尺寸的字符串，稱為a hash。
• 此過程是確定性的，這意味著相同的輸入將始終產生相同的輸出。
• 哈希功能對於區塊鏈技術至關重要，確保數據完整性和安全性。它們是區塊鏈功能的幾個關鍵方面。
• 哈希函數的單向性質可阻止篡改數據，而碰撞阻力可確保每個哈希的獨特性。

什麼是哈希功能？

哈希函數是一種數學算法，該算法採用輸入（可以具有任何大小）並產生固定尺寸的輸出，稱為哈希或哈希值。該輸出通常是一個字符串，通常是十六進制。加密哈希功能的關鍵特性是其確定性，單向功能和碰撞電阻。確定性意味著相同的輸入將始終產生相同的輸出。輸出與輸入的大小無關，使其適用於各種數據類型。

單向功能：

“單向”方面至關重要。在計算上，將原始輸入從其哈希進行逆轉是不可行的。給定哈希值，幾乎不可能確定生成它的輸入。此屬性對於安全應用程序至關重要。

碰撞抵抗：

碰撞阻力意味著很難找到兩個產生相同哈希值的不同輸入。找到這樣的碰撞將損害系統的安全性。強大的加密哈希功能旨在使查找碰撞在計算上不切實際。

哈希功能在區塊鏈中的作用

哈希功能在區塊鏈技術的安全性和完整性中起著至關重要的作用。它們在區塊鏈操作的各個方面廣泛使用。

• 數據完整性：區塊鏈中的每個塊都包含上一個塊數據的哈希。這創建了一系列塊，在任何塊中篡改將會改變其哈希，使更改立即可檢測。這樣可以確保區塊鏈的不變性。
• 數據驗證：當將新事務添加到一個塊中時，它包含在塊的數據中。然後，塊的哈希反映了此交易的包含。這樣可以確保所有交易都是準確記錄和可驗證的。
• 默克樹：為了提高效率和可擴展性，區塊鏈經常使用默克爾樹。這些樹使用哈希函數來創建塊中所有交易的層次結構摘要。這允許在不處理整個塊的情況下驗證單個交易。
• 工作證明（POW）：在比特幣等一些區塊鏈系統中，哈希功能是工作證明機制的核心。礦工競爭尋找符合特定標準的哈希，需要重大的計算能力。此過程可確保網絡並防止惡意參與者輕鬆更改區塊鏈。

哈希功能如何確保區塊鏈中的數據完整性

區塊鏈的完整性取決於哈希函數的屬性。讓我們看看它如何逐步工作：

• 創建一個包含交易的新塊。
• 使用默克爾樹將塊中的所有交易一起使用。
• 塊標頭中包含默克爾根（樹的頂部）。
• 塊標頭還包括上一個塊的哈希。
• 然後將整個塊標頭伸，從而導致塊的哈希。
• 這個新的塊的哈希成為下一個塊的先前哈希，創建了鏈。

任何交易，塊標頭數據或交易順序的任何更改都將導致不同的默克爾根，因此，不同的塊哈希。這立即表示篡改，並保留區塊鏈的完整性。

常見的問題和答案

問：加密貨幣中使用的哈希功能有哪些示例？

答：SHA-256（安全哈希算法256位）和SHA-3通常用於各種加密貨幣。例如，比特幣廣泛利用SHA-256。

問：哈希函數的固定尺寸輸出的意義是什麼？

答：固定尺寸的輸出允許有效存儲和比較哈希，無論輸入數據的大小如何。這對於區塊鏈的操作至關重要。

問：哈希功能真的無法破壞嗎？

答：雖然高度安全，但沒有加密系統確實無法破壞。計算能力的進步和新算法的發展可能會從理論上損害遙遠的將來的哈希功能的安全性。但是，當前的哈希功能在計算上是不可避免的。

問：如果在區塊鏈中使用的哈希函數中發現碰撞會發生什麼？

答：在廣泛使用的哈希功能中找到碰撞將是受影響區塊鏈安全性的災難性事件。它將允許惡意行為者在不檢測的情況下可能改變區塊鏈。這就是Hash函數的碰撞電阻至關重要的原因。

問：哈希功能如何有助於區塊鏈的分散化？

答：哈希功能是區塊鏈的分佈式分類帳的基礎。由於每個塊的完整性是可以通過其哈希進行驗證的，因此沒有任何一個實體控制數據，促進分散化。哈希鏈可確保交易的歷史在整個網絡上是透明的和防篡改的。