什麼是哈希值？它的功能是什麼？

加密哈希函數從任何輸入數據中生成獨特的固定尺寸字符串（哈希值），對於通過確保交易真實性和區塊鏈不變性來驗證加密貨幣中的數據完整性至關重要。

2025/03/02 20:00

什麼是哈希值？它的功能是什麼？

要點：

• 哈希值是使用加密哈希函數從任何輸入數據生成的獨特，固定尺寸的字符串。
• 它的主要功能是提供數據完整性驗證，以確保尚未篡改數據。這對於驗證交易真實性和區塊鏈不變性的加密貨幣至關重要。
• 存在不同的哈希功能，每個功能都具有有關安全性和速度的優勢和缺點。哈希功能的選擇顯著影響加密貨幣系統的安全性。
• 哈希值是單向函數；在計算上是不可行的，無法從哈希進行逆轉原始數據。該屬性對於安全和隱私至關重要。
• 哈希功能還用於加密貨幣系統的其他各個方面，包括密碼存儲，數字簽名和默克爾樹。

了解哈希值及其在加密貨幣中的功能

• 什麼是哈希功能？

哈希函數是一種加密算法，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，稱為哈希值或哈希摘要。該輸出是一串字符串，通常是十六進制（使用數字0-9和字母AF），其長度取決於所使用的特定哈希函數。例如，SHA-256產生256位（64個字符的十六進制）哈希，而SHA-512產生了512位（128個字符的十六進制）哈希。加密哈希函數的關鍵特徵在於，它的設計在計算上是不可行的，可以找到兩個產生相同哈希值的不同輸入（碰撞電阻）。該屬性對於包括加密貨幣在內的許多加密系統的安全至關重要。想像一下它就像一個高度精緻的攪拌機；您放入成分（數據），並輸出特定的冰沙（哈希）。無論您將相同的成分混合多少次，您總是會得到相同的冰沙。但是，如果有人試圖僅憑冰沙將食譜逆轉，這幾乎是不可能的。

哈希的過程是確定性的。相同的輸入將始終產生相同的輸出。這種一致性對於驗證數據完整性至關重要。如果一個輸入數據的一位更改，則產生的哈希值將大不相同。這種對變化的敏感性使哈希功能對於檢測數據的任何篡改或更改而言是無價的。在加密貨幣的背景下，這種特徵是必不可少的，在加密貨幣的背景下，交易的完整性和區塊鏈本身至關重要。

• 加密貨幣中如何使用哈希值？

哈希功能幾乎是加密貨幣功能的各個方面的核心。他們的主要作用是確保交易和區塊鏈的完整性和安全性。考慮一個簡單的交易：愛麗絲將1比特幣發送給鮑勃。此交易表示為數據，包括發件人的地址（ALICE），接收器的地址（BOB），金額（1 BTC）和時間戳。在將此交易添加到區塊鏈中之前，使用加密哈希函數進行哈希。該哈希值充當交易的獨特指紋，代表其內容。

如果某人試圖更改此交易的任何部分（例如，將金額從1 BTC更改為10 BTC），則結果的哈希值將完全不同。這立即揭示了篡改嘗試，並保持了交易記錄的完整性。區塊鏈本身本質上是一系列塊，每個都包含多個交易。每個塊也都被哈希，並將其哈希納入隨後的塊中，形成了時間順序的哈希。這種鏈接確保對先前塊的任何更改都需要更改所有後續塊的哈希，這是一項計算上不可行的任務。此過程保證了區塊鏈的不變性。

• 不同類型的哈希功能及其對加密貨幣的適用性

存在各種哈希功能，每個功能都有其自身的特徵和安全級別。加密貨幣世界中一些常用的功能包括SHA-256，SHA-512和RIPEMD-160。 SHA-256（安全哈希算法256位）特別普遍，經常用於比特幣和許多其他加密貨幣。哈希功能的選擇是一個關鍵的設計決策，影響了加密貨幣系統的安全性和效率。安全的哈希函數必須具有抗碰撞（這意味著很難找到產生相同的哈希的兩種不同輸入），抗耐圖像（不可能從輸出中確定輸入）和第二次前映射（不可能找到產生相同哈希作為給定輸入的第二個輸入）。

哈希功能的安全性經常由密碼儀評估和測試。隨著計算能力的增加，較舊的哈希功能的強度可能會降低，從而使其容易受到攻擊。這就是為什麼選擇強大且審查的哈希功能對於維持加密貨幣系統的安全性和信任至關重要的原因。選擇還考慮了哈希的計算成本。儘管更強大的哈希功能可能會提供更好的安全性，但它也可能需要更多的處理能力，從而可能影響交易處理的速度和效率。因此，經常尋求安全與效率之間的平衡。

• 超越交易驗證：

哈希功能在加密貨幣中的應用不僅僅是驗證交易完整性。它們在其他各個方面都起著至關重要的作用：

• 密碼存儲：許多系統存儲了密碼的哈希，而不是直接存儲密碼，這會帶來重大的安全風險。如果數據庫被妥協，攻擊者只會獲得哈希，這使得恢復實際密碼非常困難。
• 數字簽名：哈希功能是數字簽名方案不可或缺的，用於驗證數字文檔和消息的真實性和完整性。數字簽名是通過哈希文檔而創建的，然後使用發件人的私鑰對哈希進行加密。然後，收件人可以通過使用發件人的公共密鑰將其解密並將結果哈希與收到的文檔的哈希進行比較來驗證簽名。
• Merkle樹： Merkle樹是使用哈希功能有效驗證大數據集的完整性的數據結構。它們通常在加密貨幣中用於總結和驗證一個塊內的交易。每個事務都有哈希，然後將這些哈希組合在一起以創建一個默克爾根，一個表示整個交易集的單個哈希。這允許有效驗證單個交易，而無需處理整個塊。

常見問題解答

問：如果兩個不同的輸入產生相同的哈希值（碰撞）會發生什麼？

答：雖然從理論上講是可能的，但是在強密碼函數中查找碰撞在計算上與當前技術相關。發生碰撞的可能性極低，但是在設計和選擇哈希功能時，這是一個關鍵的方面。成功的碰撞攻擊將嚴重損害加密貨幣系統的安全性。

問：可以逆轉哈希值以獲取原始數據嗎？

答：不，哈希函數是單向函數。從其哈希值逆轉原始輸入數據在計算上是不可行的。這種單向屬性對於維護數據的機密性和安全性至關重要，尤其是在密碼存儲和加密貨幣中的其他敏感應用程序中。

問：弱哈希功能在加密貨幣中有什麼影響？

答：弱的哈希功能增加了加密貨幣對各種攻擊的脆弱性，包括碰撞攻擊，這可以使惡意參與者操縱交易或鍛造塊，從而損害了整個系統的完整性和安全性。這可能會導致雙重攻擊或其他形式的欺詐。

問：隨著時間的推移，哈希功能如何更新或改進？

答：隨著計算能力的增加，較舊的哈希功能的安全性會降低。密碼學家不斷分析和評估哈希功能，識別和解決潛在的漏洞。開發了新的和改進的哈希功能，以提供增強的安全性，以抵抗新興攻擊和計算技術的進步。在加密貨幣中向新哈希功能的過渡通常是一個複雜且仔細計劃的過程，以避免破壞系統的操作。

問：所有哈希函數是否相等？

答：不，哈希功能在其安全強度，速度和其他特徵上有所不同。有些比其他攻擊更能抵抗特定類型的攻擊。在加密貨幣系統中選擇哈希功能需要仔細考慮這些因素，以平衡安全性，效率和整體系統性能。選擇通常涉及安全和計算成本之間的權衡。