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什麼是SHA-256？
SHA-256是一個256位哈希功能，通過其在採礦和驗證過程中的使用來確保Bitcoin交易和區塊鏈完整性。
2025/04/07 23:15
什麼是SHA-256？
SHA-256或安全哈希算法256-b，是一個加密哈希函數，是SHA-2 Hash函數家族的一部分。它被廣泛用於加密貨幣世界中，尤其是在Bitcoin和其他區塊鏈技術中，以確保數據並確保交易的完整性。本文將深入研究SHA-256的細節，其在加密貨幣中的應用以及其工作原理。
SHA-256的基礎知識
SHA-256旨在獲取輸入或“消息”，並產生固定尺寸的256位（32字節）哈希值，通常呈現為十六進制數字，長64位數字。像SHA-256這樣的哈希函數的主要目的是確保即使輸入的少量變化也會產生明顯不同的輸出。該屬性被稱為雪崩效應。
該算法在512位塊中處理輸入數據，並使用一系列邏輯功能和位操作將數據轉換為最終哈希值。該過程是確定性的，這意味著相同的輸入將始終產生相同的輸出，但也是單向的，這意味著在計算上是不可行的，可以反向工程從哈希進行反向工程。
SHA-256在加密貨幣中的應用
在加密貨幣領域， SHA-256在幾個關鍵領域起著至關重要的作用：
- Bitcoin採礦：Bitcoin使用SHA-256作為工作證明算法。礦工競爭找到一個符合網絡難度目標的哈希，這涉及反復將塊標頭放置在發現有效的哈希之前。
- 事務驗證：Bitcoin網絡中的每個事務都使用SHA-256哈希，以確保對交易數據的任何更改都會導致不同的哈希，從而保持交易的完整性。
- 區塊鏈完整性：區塊鏈本身由SHA-256保護，因為每個塊包含前一個塊的哈希，創建了一系列極難更改的哈希鏈。
SHA-256的工作原理
了解SHA-256的工作方式包括將過程分為幾個步驟：
- 預處理：輸入消息的填充以確保其長度為512位的倍數。這涉及添加一個“ 1”位，然後根據需要添加盡可能多的“ 0”位，最後將消息的原始長度添加為64位大型整數。
- 消息時間表：填充消息分為512位塊。每個塊進一步分為16個32位單詞。然後，使用一系列的位操作將這些單詞擴展為64字的消息時間表。
- 哈希計算：哈希計算涉及64輪處理，其中每一輪都使用不同的常數和功能將消息時間表與當前的哈希狀態混合。初始哈希值是八個32位單詞的集合，在64發子彈之後，將這些值組合在一起以產生最終的256位哈希。
SHA-256的安全功能
SHA-256的設計具有多種安全功能，可用於加密貨幣：
- 碰撞電阻：在計算上找到兩個產生相同輸出哈希的不同輸入是不可行的。這樣可以確保未經檢測就無法改變交易。
- 圖像前電阻：很難找到產生特定輸出哈希的輸入。這樣可以防止攻擊者反向工程交易。
- 第二個前圖像抗性：給定輸入及其哈希，很難找到另一個產生相同哈希的輸入。這進一步增強了區塊鏈的安全性。
Bitcoin中SHA-256的實例
為了說明Bitcoin中如何使用SHA-256 ，請考慮挖掘一個塊的過程：
- 塊標頭：塊標頭包含幾個信息，包括版本，上一個塊的哈希，交易的默克爾根，時間戳，難度目標和NONCE。
- 哈希過程：礦工使用塊標頭並使用SHA-256進行哈希。如果由此產生的哈希不符合難度目標，則礦工會改變NONCE並再次嘗試。重複此過程，直到找到有效的哈希為止。
- 驗證：找到有效的哈希後，網絡上的其他節點可以通過放哈塊標題本身並檢查哈希是否達到難度目標來驗證塊。
在代碼中實施SHA-256
對於有興趣看到SHA-256的人，這是一個簡單的示例，使用Python：
import hashlib示例輸入input_data ='您好，SHA-256！ '
創建SHA-256哈希對象
hash_object = hashlib.sha256（）
使用輸入數據的字節更新哈希對象
hash_object.update（input_data.encode（'utf-8'））
獲得哈希的十六進製表示
hex_digest = hash_object.hexdigest（）
打印（'SHA-256哈希：'，hex_digest）
此代碼段演示瞭如何使用Python中的hashlib庫從給定的輸入字符串生成SHA-256哈希。
常見問題
問：除Bitcoin之外，SHA-256是否可以用於其他加密貨幣？
答：是的， SHA-256不是Bitcoin獨有的，可以在其他加密貨幣中使用。例如，Bitcoin現金和Bitcoin SV還使用SHA-256進行工作證明算法。但是，其他加密貨幣（例如以太坊）使用不同的哈希功能，例如Ethash。
問：是否可以解密SHA-256哈希？
答：不， SHA-256是一種單向哈希功能，這意味著它被設計為不可逆轉。從哈希輸出中逆轉原始輸入是計算上不可行的。
問：SHA-256如何促進區塊鏈的安全性？
答： SHA-256通過確保交易的完整性和區塊鏈的不變性來促進區塊鏈的安全性。每個塊包含上一個塊的哈希，創建了一系列極難更改的哈希鏈。此外，在工作驗證算法中使用SHA-256使嘗試更改區塊鏈的計算昂貴。
問：SHA-256中有任何已知漏洞嗎？
答：截至目前， SHA-256中還沒有已知的實際漏洞。但是，像所有密碼算法一樣，它也需要進行持續的研究和分析。加密社區繼續監視和評估其安全性，但仍然是強大且廣泛信任的哈希功能。
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