什么是哈希？哈希是如何工作的？

在深入研究比特币挖矿之前，我们需要绕道而行，了解加密货币的基础概念。

为了真正了解比特币和其他加密货币的工作原理，首先了解“哈希”的概念至关重要。

当您看到“哈希”这个词时，有些人可能会想到土豆煎饼，这是一种流行的美式早餐食品，而其他人（例如 Snoop Dogg）可能会想到大麻浓缩产品。🌿

在本课中，我将讨论另一种哈希！

这是一个技术概念，但你必须熟悉它，所以我会为你简单而轻松地分解它。

还需要熟悉哈希的概念才能理解比特币挖矿的工作原理（这是下一个指南），所以请不要跳过这些课程。👁️

什么是哈希？

散列是一种密码学方法，可将任何形式的数据转换为固定长度的唯一文本字符串。

密码学是对来自外部观察者的安全通信技术的实践和研究。在互联网时代，密码学被用来保护计算机信息或“数据”。

如果不是很明显，加密货币中的“加密”代表密码学。

散列是密码学的基本部分。并在加密货币中的“加密”背后发挥着巨大的作用。

简单来说，散列意味着通过一个散列函数输入任意长度的文本，该函数产生一个 FIXED 长度的输出。

任何数据都可以“散列”，无论其大小、类型或长度如何。

产生的散列总是相同的长度。

在下面的示例中，使用SHA-1哈希函数，无论“输入”的长度如何，“输出”的长度始终为40 个字符。

以下是三个示例的快速比较：

请注意，即使“输入”不同，所有三个哈希仍然是40 个字符长。

在该具体示例中，固定长度为40个字符长，由所使用的具体散列函数（“SHA-1”）决定，稍后将解释。

现在，只知道其他哈希函数可能会输出不同的固定长度。大多数具有超过 40 个字符的固定长度。

哈希充当数字指纹。

一条唯一的数据总是会产生相同的哈希值。

例如，如果您通过哈希函数运行“Hello”一百万次，则上述哈希值将出现一百万次。

对于“Hello”这个词，它的 SHA-1 哈希值总是：

f7ff9e8b7bb2e09b70935a5d785e0cc5d9d0abf0

只有“你好”才会产生那个哈希值。

对“Hello”的任何更改，即使只是将其更改为“hello”，哈希函数都会产生完全不同的哈希值。

这就是为什么哈希被称为数字“指纹”的原因。

就像您的指纹对您来说是唯一的一样，哈希对于特定的数据输入也是唯一的。

哈希不能反转。

散列函数的 INPUT 称为“原像”，但为了简单起见，我只使用“输入”。

哈希函数的输出称为“哈希值”或“摘要”或简称为“哈希”。

散列函数旨在以单向方式运行。

由于散列函数是单向函数，因此输出“散列”不能用于揭示输入“原像”。

这意味着如果您看到的只是散列，您将无法破译散列所代表的原始数据（“原像”）。

散列函数产生不可逆的散列。

不可逆意味着如果你只有散列，你就不能用它来找出原始数据是什么。这允许原始数据保持安全和未知。

什么是哈希函数？

散列函数是一种数学运算，可将任意长度的输入数据转换为使用特定算法执行的固定长度输出。

算法只是用于执行由软件程序完成的计算的逐步指令集。

输入是一个字母、一个单词、一个完整的句子、一本书的一页还是整本书都没有关系，那是任意部分。

每个输入将产生一个唯一的输出，表示为一个固定长度的字母数字字符串。

字母数字只是意味着某物由字母和数字组成。

一个有用的散列函数隐藏了关于输入可能是什么样子的任何线索。

例如，需要不可能确定输入是长还是短或包含数字或字母。此外，仅更改输入中的一个字符会导致完全不同的输出。

流行的哈希函数

所有散列函数都以类似的方式工作。您输入数据，散列函数“打乱”数据并输出散列。

常见的哈希函数包括：

• MD-5： Message Digest 5 (MD5) 是一种常见的散列函数。过去，它被认为是安全的，但现在，黑客已经发现了如何解码算法，并且能够在几秒钟内完成。
• SHA：安全散列算法 (SHA) 是另一种散列函数。SHA 有多种变体，分为四个系列：SHA-0、SHA-1、SHA-2 和 SHA-3：通常，数字越大，发布的时间越近，算法就越安全。

出于我们的目的，您现在唯一需要了解的散列函数是安全散列算法 (SHA )。更具体地说，SHA-2 家族，因为它包含家族中名为SHA-256的特殊成员。

SHA-256 是一种散列函数，可将文本字符串转换为另一个长度始终相同的字符串：64 个字母数字字符长。这相当于 256 位，这就是其名称中的“256”的由来。

它很特别，因为它是比特币系统的几个部分中使用的哈希函数，您将在后面的课程中学习。现在，重要的是要知道SHA-256 是一种散列函数，也是比特币使用的散列函数。

输入是来自哈利波特书籍的页面还是整个哈利波特系列书籍。SHA-265 散列函数的输出将始终是显示为64 个字母数字字符的相同长度。

现在让我们看看散列在加密中是如何工作的。

哈希是如何工作的？

我介绍了散列的概念和相关术语。现在，让我们了解它是如何工作的！

散列是一种易于执行但极难逆转的数学运算。

哈希过程将一段数据转换为二进制代码，这只是一堆 0 和 1。

然后它分解数字并应用一些秘密的“混杂”，这是通过称为“散列函数”的东西完成的。

哈希在加密货币中如何工作？

当用于比特币和其他加密货币时，最终结果通常是64 位长的数字和字母字符串。

因为转换是通过加密算法（“散列函数”）完成的，所以混杂公式是未知的，因此 64 位字符串无法反转。

字符串是一个字符序列。

字符串就像句子。它们由字符组合形成。

将散列视为一堆随机字母和数字。

一条唯一的数据总是会产生相同的哈希值。

例如，上面的字符串每次通过散列函数运行时，总是会产生相同的散列。

但是如果我们只对字符串进行微小的更改会发生什么？（以黄色突出显示。）

句子以问号而不是句号结尾。

尽管句子中的变化很小，但哈希值却完全不同。

您可以看到如何使用散列来检测篡改，因为即使对散列函数的输入进行微小更改也会导致完全不同的输出。

记住这一点非常重要，因为在后面的课程中，您将看到如何使用它来防止先前的交易被篡改。

哈希函数仅是 ONE-WAY。

您不能采用现有哈希并尝试将其反转以查找输入字符串。

因此，如果您只知道哈希，则无法知道原始输入是什么。您不能“逆向工程”或破解哈希。

最后，输出的长度（“哈希”）不会随着输入信息的增加而增长。哈希函数接受任意长度的输入数据并返回一个具有固定长度的值。

如果你把一本超过 76,000 个单词的哈利波特书的全部文本放在一起，哈希输出仍然只有 64 个字符长。

再一次，如果你在哈利波特书中拼错了一个字母，并通过散列函数运行它，它会产生与上面完全不同的散列。

这将使您立即知道这本书已被修改，而无需手动检查整本书！很整洁吧？