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哈希函數(shù)是什么意思?哈希函數(shù)應用在區(qū)塊鏈的哪些地方?

2021-08-19 11:44:44 | 來源： | 作者：佚名
這篇文章主要介紹了哈希函數(shù)是什么意思?哈希函數(shù)應用在區(qū)塊鏈的哪些地方?的相關資料，對本文感興趣的朋友，不妨查看下詳細內容，一起來看看吧！

傳說，在人類成功打造出第一臺超級智能電腦之時，決定做一個小測驗，來試試看這臺超級電腦的能耐到底能到多少？實驗的設計很簡單：讓超級電腦計算圓周率是多少。于是，在人們還沒反應出來的一瞬間，這臺超能電腦已經(jīng)攻占整個地球，然后對外太空發(fā)動了戰(zhàn)爭，征服整個銀河系，把整個可知的宇宙空間變成了巨大的超能電腦，最后花上了無盡的時間，只為了計算出人類給它的這個問題：圓周率。

這是我在閱讀人類大歷史這本書中讀到的一篇故事，原文討論的內容是算法程序對于人類的威脅；那些不斷產(chǎn)生出來并且持續(xù)的在優(yōu)化、改進，聲稱用以改善人類生活的算法軟件，既使一開始創(chuàng)作者本身是完全出于良好善意，或是學術研究而建立的系統(tǒng)，最終仍可能會完全失控的造成毀滅性的結果。這個故事讓我想起了Bitcoin等加密貨幣的挖礦程序算法，在過去一段時間以來對我們生活的沖擊影響。還記得2017年加密貨幣正夯時，全球的挖礦熱潮引爆的全民搶電瘋，當時就有媒體報導指出，加密貨幣的挖礦機器將會導致社會大眾無電可用，甚至有人傳言，那年夏天的幾次臺電臨時跳電事件，就是太多人在挖比特幣造成的。

這篇文章，就是要來談談比特幣挖礦背后的那個算法：加密哈希函數(shù)。

哈希函數(shù)是什么意思？

哈希函數(shù)指將哈希表中元素的關鍵鍵值映射為元素存儲位置的函數(shù)。

一般的線性表，樹中，記錄在結構中的相對位置是隨機的，即和記錄的關鍵字之間不存在確定的關系，因此，在結構中查找記錄時需進行一系列和關鍵字的比較。這一類查找方法建立在“比較“的基礎上，查找的效率依賴于查找過程中所進行的比較次數(shù)。 理想的情況是能直接找到需要的記錄，因此必須在記錄的存儲位置和它的關鍵字之間建立一個確定的對應關系f，使每個關鍵字和結構中一個唯一的存儲位置相對應。

哈希函數(shù)是什么意思?哈希函數(shù)應用在區(qū)塊鏈的哪些地方?

哈希函數(shù)應用在區(qū)塊鏈的哪些地方？

1. 區(qū)塊鏈透過哈希函數(shù)的結果，將數(shù)據(jù)串聯(lián)成為一條難以篡改的連接

2. 比特幣、以太幣、瑞波幣等電子加密貨幣（題外話，有人說要正名為密碼貨幣），透過哈希函數(shù)產(chǎn)生錢包地址

3. 在加密貨幣挖礦（Mining）的世界，使用Hash Rate: TH/s（trillions of hashes per second）來計算區(qū)塊鏈 network的運算能力

4. Bitcoin透過調整哈希函數(shù)的難度，控制整個Bitcoin network平均每10分鐘產(chǎn)生一個block內存塊。

那我們就開始來了解哈希函數(shù)算法吧

首先，哈希函數(shù)具有下列兩項特點：

1. 無論傳入（input）哈希函數(shù)的數(shù)據(jù)量大小，哈希函數(shù)回傳的數(shù)據(jù)長度都是固定的相同的input，回傳

2. 相同的output；不同的input，回傳不同的output；

換句話說，哈希函數(shù)的回傳結果（稱之為hash value），是一個長度一致，但是數(shù)據(jù)內容卻是獨一無二（unique）的數(shù)值。所以，如果看到兩個完全不一樣的”hash value”，我們就可以推斷其原始的input一定是不一樣的；反之，兩個相同的hash value，其原本的input值則會是一模一樣的。

我們可以用Python內置的SHA-256 Hash Algorithm，展示一下上述的哈希函數(shù)特性

import hashlib
x1=”my 1st Bitcoin”.encode()
y1=hashlib.sha256(x1).hexdigest()
x2=”I am not Satoshi Nakamoto”.encode()
y2=hashlib.sha256(x2).hexdigest()
print(f’y1= {y1}’)
print(f’y2= {y2}’)
print(f’y1 include {len(y1)} words’)
print(f’y2 include {len(y2)} words’)

哈希函數(shù)是什么意思?哈希函數(shù)應用在區(qū)塊鏈的哪些地方?

如果尚未安裝Python，可以利用下面這個網(wǎng)址試試，看看將my 1st Bitcoin Hash后的值是不是和上圖用Python跑出來的值（y1=后面的那串）是一樣的：

https://anders.com/區(qū)塊鏈/hash.html

加密哈希函數(shù)是哈希函數(shù)于密碼學上的一項應用，上述的SHA-256就是一個加密哈希函數(shù)的實作產(chǎn)品。

哈希函數(shù)還有另一項特點：one-way（單向）function

以上述的Python程序為例，在已知input值=”my 1st Bitcoin”，透過sha256 function，可以快速的算出hash value=”a5e4c0673fcedff2bc2174123e97b511d5d17f4317869e7bd60d0a6d3d7fa1c6”；但反過來說，我們想從”a5e4c0673fcedff2bc2174123e97b511d5d17f4317869e7bd60d0a6d3d7fa1c6”這一串數(shù)據(jù)中反推出input的值：”my 1st Bitcoin”，唯一的方式是透過暴力解法，也就是不斷地丟字串給sha256 function，直到得到hash value是一樣時，也就是傳入的input字串為”my 1st Bitcoin”時，才能得到答案。各位可以想像這猜中的機率是多低？如果你能一猜就中，那你也不用在這研究內存塊鏈了，直接去買樂透比較快。

區(qū)塊鏈透過上述哈希函數(shù)的三個特性，構架起了內存塊鏈中的數(shù)據(jù)，只要一經(jīng)寫入就無法修改的獨特功能。

各位可以到下面這個網(wǎng)址體驗區(qū)塊鏈如何透過哈希函數(shù)，緊密的連接起每一個Block內存塊，并且堅固地保障了已經(jīng)建立完成的Block區(qū)塊，其內容是難以被竄改的。

https://anders.com/區(qū)塊鏈/區(qū)塊鏈.html

Base58編碼

在文章前頭，我們曾提到過哈希函數(shù)應用在加密貨幣錢包地址的例子，你可能在一些網(wǎng)站或Blog上，看到過這些亂碼數(shù)字。實際應用上，部落客或是賣家，會提供一組很像亂碼的Bitcoin addresses，讓你可以支付比特幣給對方；Bitcoin addresses，看起來似乎是一堆英數(shù)字的隨機編碼，但其中也是有特殊的設計：所有的Bitcoin addresses都是使用Base58進行編碼。

解釋Base58前，先來看看比較常見的，例如已經(jīng)應用在Email上的電腦編碼：Base64。Base64編碼包含了26個小寫英文字母、26個大寫英文字母、10個阿拉伯數(shù)字（0~9），和兩個特殊字元（+和 — ）。

Base58是Base64的子集合，提供一個較高可讀性、和較容易發(fā)現(xiàn)和防范錯誤的編碼格式，因此廣為眾多加密貨幣所使用。Base58剔除了容易辨識錯誤、或是在某些字體格式看起來十分類似的字元：數(shù)字0，大寫的英文字母O，小寫的英文字母l、大寫的英文字母I，并且移除了特殊字元（+和 — ）。換句話說，Base58就是包含了大、小寫英文字母，和阿拉伯數(shù)字，但移除了四個字元（0，O，l，I）的集合：

Bitcoin’s Base58 alphabet：

123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz

Hashing Power

最后，如果對于Bitcoin Network hashing power有興趣的讀者，可以到下面這個網(wǎng)址查看Bitcoin網(wǎng)絡的hash rate變化：

https://www.區(qū)塊鏈.com/charts/hash-rate

粗略估算，Bitcoin network整體的hashing power，從2009年一秒鐘不到一個MegaHash（MH/sec），如今一秒鐘已經(jīng)超過40個ExaHash（EH/sec），光用表面數(shù)字計算，成長幅度超過40兆。

HashPower的單位換算可參考下列網(wǎng)址

https://coinguides.org/hashpower-converter-calculator/

OK，我們已經(jīng)透過兩篇文章對內存塊鏈有ㄧ定程度的基礎了解了，該是動手寫一個區(qū)塊鏈程序的時候了。

在進入下一篇文章進行開發(fā)前，請各位先確定電腦的開發(fā)環(huán)境已經(jīng)安裝好下列Python版本和相關modules

· Python 3.6+
· flask 0.12.2
· requests 2.18.4

我另外使用了兩個flask module，以建立表單和畫面

· flask-wtf
· flask-bootstrap

上述modules皆可透過PIP安裝

· pip install flask
· pip install requests
· pip install flask-wtf
· pip install flask-bootstrap

那，就先請各位準備好Python環(huán)境啦。

以上就是哈希函數(shù)是什么意思?哈希函數(shù)應用在區(qū)塊鏈的哪些地方?的詳細內容，更多關于哈希函數(shù)應用介紹的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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