哈希值可以逆轉和解密嗎？

逆轉加密貨幣的哈希功能在計算上是不可行的，需要巨大的資源和時間，從而使當前的方法不切實際地構成了當前的方法；但是，量子計算構成了未來的威脅。

2025/02/27 18:00

哈希值可以逆轉和解密嗎？

要點：

• 哈希功能是單向密碼函數；逆轉哈希以獲得原始輸入是計算上不可行的。
• 雖然從技術上講並非不可能，但逆轉哈希需要大量的計算能力和時間，這使得除了最短，最簡單的哈希值以外，幾乎不可能是不可能的。
• 加密貨幣的安全性在很大程度上取決於哈希功能的不可逆性。成功的逆轉將損害整個系統的完整性。
• 彩虹表和蠻力攻擊是逆轉哈希的理論方法，但對加密貨幣中使用的現代，精心設計的加密哈希功能無效。
• 量子計算對當前哈希功能的安全構成了潛在的未來威脅，儘管對量子抗量子算法的研究正在進行中。

了解加密貨幣中的哈希功能：

• 哈希的性質：區塊鏈技術和加密貨幣安全的核心是哈希的概念。哈希函數是一種加密算法，它採用輸入（可以具有任何大小），並產生固定尺寸的字符字符串，稱為哈希值或哈希摘要。此過程是確定性的，這意味著相同的輸入將始終產生相同的輸出。但是，即使輸入的微小變化也會導致截然不同的哈希值。該屬性對於驗證數據完整性的使用至關重要。將其視為數據的指紋 - 獨特且可立即可驗證的數據。哈希功能本身是公開知道的，這意味著任何人都可以計算任何給定輸入的哈希，但是關鍵方面是該函數的單向性質。
• 單向功能和加密安全性：加密貨幣中使用的哈希功能的關鍵特徵是其單向性質。這意味著給定一個哈希值，確定產生它的原始輸入在計算上是不可行的。這種單向屬性在包括區塊鏈在內的許多密碼系統中形成了安全基礎。逆轉哈希功能的困難使惡意參與者無法在未檢測到的情況下更改數據。如果有人要篡改區塊鏈上的交易，則由此產生的哈希將完全不同，立即揭示了操作。這種固有的安全功能使區塊鏈令人難以置信的強大和防篡改。哈希功能的強度與加密貨幣系統的安全性成正比。弱的哈希功能將使整個系統容易受到攻擊。
• 計算複雜性和逆轉的不可行性：逆轉哈希函數的計算複雜性隨輸入的大小和哈希算法的強度而呈指數增長。現代哈希函數（例如SHA-256（安全哈希算法256-p）和SHA-3）的設計在計算上是可靠的。即使目前可用的計算機最強大，逆轉SHA-256哈希也將花費天文學的時間很長，遠遠超過了大多數輸入的宇宙壽命。這種計算的不可行性是這些加密功能提供的安全性的基石。實際上，幾乎不可能是不可能的，算法的龐大輸入和算法的複雜性使蠻力攻擊（嘗試所有可能的輸入直到找到正確的哈希）幾乎是不可能的。

哈希逆轉的理論方法（以及為什麼失敗）：

• 蠻力攻擊：這涉及嘗試所有可能的輸入，直到找到匹配。但是，即使是中等大小的輸入的可能性的龐大可能性使得這種方法在計算上對於現代哈希功能而言是不可行的。隨著輸入尺寸的增加，計算需求的指數增長使蠻力攻擊不切實際。例如，SHA-256產生256位哈希，這意味著有²⁵⁶個可能的輸出。這是一個難以想像的數量，遠遠超出了任何當前或可預見的計算能力的容量。
• 彩虹桌：彩虹桌是存儲哈希及其相應輸入的預計表。它們可以大大加快找到給定哈希的輸入的過程。但是，它們的有效性受桌子的大小和哈希功能的強度的限制。現代哈希功能旨在抵抗彩虹桌子的攻擊，需要不切實際的桌子以覆蓋可能的輸入空間的一小部分。此外，為SHA-256（SHA-256）這樣的強大函數創建這些表本身就是一項巨大的計算任務，否定了獲得的任何優勢。
• 碰撞攻擊：當兩個不同的輸入產生相同的哈希值時，就會發生碰撞。從理論上講是可能的，但對於精心設計的哈希功能來說，這是非常困難的。碰撞攻擊並不能直接逆轉哈希，而是證明了哈希功能的弱點。但是，即使找到碰撞也不能提供逆轉特定哈希的實用方法。

量子計算的作用：

• 一個潛在的威脅：量子計算機具有與古典計算機的根本方式進行計算的能力，對當前哈希功能的安全性構成了理論上的威脅。諸如Grover算法之類的量子算法可能會加快搜索哈希的前圖像的搜索，從而使蠻力攻擊更加可行。但是，構建具有破壞廣泛使用的加密哈希功能的能力的量子計算機仍然是一項重大的技術挑戰，距離現實幾年了。
• 量詞後密碼學：研究人員正在積極開發對量子計算機攻擊有能力的量子加密算法。這些算法對於確保加密貨幣和其他加密系統的長期安全至關重要。向這些新算法的過渡將是一個逐步的過程，需要重大的研究，開發和實施工作。

常見問題解答：

問：任何哈希功能都可以逆轉嗎？

答：雖然從技術上講，鑑於無限的計算能力和時間，任何哈希函數都可以逆轉，但實際現實是，加密貨幣中使用的現代加密哈希功能旨在使逆轉計算上不可行。所需的資源將遠遠超過當前可用或可預見的任何資源。

問：如果哈希功能逆轉，會發生什麼？

答：如果成功逆轉了廣泛使用的哈希功能，它將對加密貨幣的安全和許多其他依賴於哈希依靠數據完整性和安全性的系統產生災難性的後果。它將允許惡意參與者進行交易，更改未發現的區塊鏈數據並損害整個系統。

問：是否有任何實際方法可以在加密貨幣的背景下扭轉哈希值？

答：不。逆轉這些哈希的計算成本遠遠超過了任何現有技術的功能。

問：加密貨幣抵抗哈希逆轉攻擊的安全性如何？

答：加密貨幣依賴於逆轉哈希函數以確保其安全性的計算不可行性。儘管量子計算構成了未來的威脅，但當前的加密哈希功能被認為是針對已知攻擊的安全性。正在進行的量子加密後研究旨在進一步增強這種安全性。

問：哈希值在加密貨幣安全性中的固定大小的重要性是什麼？

答：哈希值的固定尺寸至關重要，因為它確保輸出始終是相同的長度。這種一致性對於有效驗證和比較區塊鏈內的數據完整性至關重要。可變長度輸出將使驗證和安全檢查明顯更複雜，效率較低。

問：哈希功能的確定性性質如何有助於區塊鏈安全？

答：確定性的性質 - 相同的輸入總是產生相同的輸出 - 是區塊鏈完整性的基礎。它確保每個人都可以始終如一地獨立地驗證每項交易和阻止。對交易或塊的任何變化都會立即導致不同的哈希值，從而暴露篡改。

問：哈希功能對加密貨幣安全性的“雪崩效應”有什麼影響？

答：雪崩效應是一個關鍵的安全功能，即輸入的小變化導致輸出哈希的重大變化。它防止惡意參與者在未檢測的情況下巧妙地更改數據。即使是輕微的修改也會導致完全不同的哈希，立即揭示了篡改的嘗試。