什麼是哈希算法？

定義和核心功能

1. 哈希算法是一種數學函數，它接受任意長度的輸入並生成固定大小的字符串，通常是十六進制數字。

2. 此輸出稱為哈希值或摘要，它充當原始數據的唯一數字指紋。

3. 即使輸入發生微小變化（例如更改單個位），由於雪崩效應，也會導致完全不同的哈希值。

4. 哈希算法是確定性的：相同的輸入在相同的條件下總是產生相同的輸出。

5. 它們被設計為單向函數，這意味著從計算上無法從其哈希值對原始輸入進行逆向工程。

區塊鏈共識中的角色

1. 在像 Bitcoin 這樣的工作量證明區塊鏈中，礦工們競相尋找一個隨機數，當與區塊數據結合時，生成一個滿足特定標準的哈希值——通常以定義數量的前導零開始。

2. 這個謎題的難度會定期調整，以保持一致的區塊間隔，將網絡安全性與計算量直接聯繫起來。

3. 每個塊頭都包含前一個塊的哈希值，形成一條不可變的鏈，其中任何先前塊的篡改都會​​使所有後續哈希值無效。

4. SHA-256 仍然是 Bitcoin 區塊頭計算和 Merkle 樹構建的基礎哈希算法。

5.萊特幣使用Scrypt，而以太坊最初使用Ethash——一種硬內存變體，旨在抵抗早期ASIC的主導地位。

加密安全屬性

1. 原像抵抗確保給定哈希值 h，不可能找到任何使得 hash(m) = h 的輸入 m。

2. 第二原像抗性保證，給定輸入 m₁，在計算上無法找到不同的輸入 m2，其中 hash(m₁) = hash(m2)。

3. 抗衝突性意味著要找到任意兩個不同的輸入 m₁ 和 m2 使其哈希值相同是極其困難的。

4. 這些屬性共同防止惡意行為者在不被發現的情況下偽造交易、替換區塊或操縱賬本歷史記錄。

5. 哈希算法的弱點（例如 MD5 和 SHA-1 中已證實的衝突）導致其在完整性不可協商的區塊鏈環境中被棄用。

錢包地址生成中的實現

1. 從橢圓曲線密碼學派生的公鑰經過多個哈希步驟（通常是 SHA-256，然後是 RIPEMD-160）以生成 Bitcoin 地址。

2. 這種雙重散列減少了地址大小，同時增強了針對針對單散列結構的某些加密攻擊的安全性。

3. Base58Check 編碼添加校驗和，以在手動輸入或共享地址時檢測拼寫錯誤。

4. 隔離見證 (SegWit) 引入了 Bech32 編碼，該編碼在內部使用 SHA-256，但應用了針對人類可讀性和 QR 碼使用而優化的不同錯誤檢測邏輯。

5.以太坊地址跳過 RIPEMD-160，僅依賴公鑰的 Keccak-256 哈希，然後獲取最後 20 個字節並應用帶有校驗和規則的十六進制編碼。

常見問題解答

Q1.兩個不同的交易可以產生相同的哈希值嗎？在生產區塊鏈中使用的安全哈希算法下，碰撞概率可以忽略不計——對於實際目的來說實際上為零——但從數學上講並非不可能。

Q2。為什麼區塊鏈不使用加密而不是散列？加密意味著可逆性和保密性；區塊鏈優先考慮透明度和不變性——哈希提供可驗證的完整性而不隱藏數據。

Q3。哈希和挖礦一樣嗎？不會。挖礦涉及使用不同的隨機數重複散列塊數據，直到滿足有效的工作量證明目標；散列只是該過程中的計算操作。

Q4。量子計算會破壞當前的哈希算法嗎？儘管格羅弗的算法理論上可以減少暴力搜索時間，但量子計算機無法有效地反轉加密哈希值——需要更長的輸出長度而不是完全替換。