什么是hash值與比特幣之間又有什么關(guān)系

這篇我們要先介紹比特幣使用到的密碼學(xué)技術(shù)：Hash（哈希）。hash是什么，有點(diǎn)類似「洗牌」把牌洗亂的概念，只是洗的不是牌，而是一筆數(shù)據(jù)，這個(gè)「洗」的過(guò)程是經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)定義的，且產(chǎn)生的結(jié)果會(huì)是固定長(zhǎng)度的。常見的hash算法有MD5、RIPEMD-160、SHA1、SHA256等，不同hash算法「洗」的過(guò)程都不同，產(chǎn)生出來(lái)hash值長(zhǎng)度也不同，像是MD5不管喂進(jìn)去的數(shù)據(jù)多大，最終都會(huì)產(chǎn)生128 bits的結(jié)果，而SHA256產(chǎn)生的hash值則會(huì)是256 bits。一個(gè)好的hash算法通常需要具備以下這些特性：

1.輸入任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生的hash值是固定長(zhǎng)度的

2.取得hash值的計(jì)算過(guò)程是快速的

3.輸入的數(shù)據(jù)有任何一點(diǎn)改變，產(chǎn)生的hash值會(huì)有很大的差異

4.具有單向性，可輕易輸入數(shù)據(jù)取得hash值，但無(wú)法從hash值得知原始數(shù)據(jù)的內(nèi)容

hash可以拿來(lái)做什么呢？假如今天阿牛在下班前打了一份500頁(yè)的重要文件，因?yàn)槲募苤匾荒軒щx公司，那隔天他上班時(shí)如何得知是否有人趁晚上潛入公司偷改他的文件，有一個(gè)很簡(jiǎn)單的作法，就是取得整份文件的hash值，比如說(shuō)用SHA256取得一個(gè)256bits的hash值，然后記在紙上或其他地方，隔天到公司時(shí)，只要對(duì)這份文件取得hash值，然后跟昨天下班前得到那個(gè)256bits的hash值比對(duì)，如果兩者有差異，表示有人偷改這份文件，阿牛就要再仔細(xì)檢查這份文件，如果兩者一樣，表示文件沒有被修改過(guò)，阿?？梢园残牡睦^續(xù)編輯他的文件。

再回來(lái)看為什么一個(gè)好的hash值需要上述的四點(diǎn)呢？

1.固定長(zhǎng)度：因?yàn)榻Y(jié)果是固定長(zhǎng)度的，阿?？梢灾酪獪?zhǔn)備多大張的紙來(lái)抄，而不會(huì)有時(shí)長(zhǎng)有時(shí)短，也不方便比對(duì)。若是程序來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)者可以事先規(guī)劃多大的空間放置hash值，不用擔(dān)心Overflow的問(wèn)題

2.快速得到結(jié)果：雖然輸入的數(shù)據(jù)越大，計(jì)算hash的時(shí)間會(huì)相對(duì)增加，不過(guò)整體的過(guò)程還是不需要太復(fù)雜的計(jì)算，因此即便阿牛的文件是500頁(yè)，也可以快速的得到hash值

3.任何改變產(chǎn)生的結(jié)果都截然不同：阿牛的整份500頁(yè)文件即便有人多加了一個(gè)空格，隔天阿牛也可以明顯的知道hash值不一樣了，而第三個(gè)特性還有一個(gè)重要的原因，就是不能讓原始數(shù)據(jù)與hash值可以看出什么關(guān)聯(lián)性，因此即便是原始數(shù)據(jù)有任何一點(diǎn)改變，結(jié)果都是截然不同的

4.具有單向性：假如今天阿牛不小心將紙條掉落在電梯里，被其他人撿走也不會(huì)擔(dān)心重要文件的信息會(huì)外流，因?yàn)闊o(wú)法從hash值回推原始數(shù)據(jù)的內(nèi)容

hash應(yīng)用非常廣泛，比如說(shuō)網(wǎng)站登入時(shí)會(huì)先將密碼轉(zhuǎn)成hash值，若有人擷取到信息，密碼也不會(huì)外流。有些軟件也會(huì)提供hash值，使用者下載后可以將檔案hash比對(duì)，就能知道下載的軟件是否有被竄改。而數(shù)位簽章也是使用hash來(lái)減少需要加密的數(shù)據(jù)。不過(guò)有些hash算法像是MD5、SHA1已經(jīng)不建議使用了。

那么hash值與比特幣有什么關(guān)系呢？比特幣所謂的「挖礦」，其實(shí)就是不斷的計(jì)算hash

直到找到合法的hash值，這個(gè)合法的hash值就是我們上一篇說(shuō)的「幸運(yùn)草」。我們?cè)诘谝黄恼吕镎f(shuō)到區(qū)塊鏈的特性之一「難以竄改」就是利用hash值一筆一筆串接下去產(chǎn)生「鏈」的概念，其中任何數(shù)據(jù)被竄改，會(huì)讓原本合法的hash值變成不合法，導(dǎo)致「鏈」斷掉下一篇我們就來(lái)講比特幣的「區(qū)塊」有哪些數(shù)據(jù)，「挖礦」是怎么計(jì)算hash值的，并將「區(qū)塊」連成「區(qū)塊鏈」。