哈希值可以逆转和解密吗？

逆转加密货币的哈希功能在计算上是不可行的，需要巨大的资源和时间，从而使当前的方法不切实际地构成了当前的方法；但是，量子计算构成了未来的威胁。

2025/02/27 18:00

哈希值可以逆转和解密吗？

要点：

• 哈希功能是单向密码函数；逆转哈希以获得原始输入是计算上不可行的。
• 虽然从技术上讲并非不可能，但逆转哈希需要大量的计算能力和时间，这使得除了最短，最简单的哈希值以外，几乎不可能是不可能的。
• 加密货币的安全性在很大程度上取决于哈希功能的不可逆性。成功的逆转将损害整个系统的完整性。
• 彩虹表和蛮力攻击是逆转哈希的理论方法，但对加密货币中使用的现代，精心设计的加密哈希功能无效。
• 量子计算对当前哈希功能的安全构成了潜在的未来威胁，尽管对量子抗量子算法的研究正在进行中。

了解加密货币中的哈希功能：

• 哈希的性质：区块链技术和加密货币安全的核心是哈希的概念。哈希函数是一种加密算法，它采用输入（可以具有任何大小），并产生固定尺寸的字符字符串，称为哈希值或哈希摘要。此过程是确定性的，这意味着相同的输入将始终产生相同的输出。但是，即使输入的微小变化也会导致截然不同的哈希值。该属性对于验证数据完整性的使用至关重要。将其视为数据的指纹 - 独特且可立即可验证的数据。哈希功能本身是公开知道的，这意味着任何人都可以计算任何给定输入的哈希，但是关键方面是该函数的单向性质。
• 单向功能和加密安全性：加密货币中使用的哈希功能的关键特征是其单向性质。这意味着给定一个哈希值，确定产生它的原始输入在计算上是不可行的。这种单向属性在包括区块链在内的许多密码系统中形成了安全基础。逆转哈希功能的困难使恶意参与者无法在未检测到的情况下更改数据。如果有人要篡改区块链上的交易，则由此产生的哈希将完全不同，立即揭示了操作。这种固有的安全功能使区块链令人难以置信的强大和防篡改。哈希功能的强度与加密货币系统的安全性成正比。弱的哈希功能将使整个系统容易受到攻击。
• 计算复杂性和逆转的不可行性：逆转哈希函数的计算复杂性随输入的大小和哈希算法的强度而呈指数增长。现代哈希函数（例如SHA-256（安全哈希算法256-p）和SHA-3）的设计在计算上是可靠的。即使目前可用的计算机最强大，逆转SHA-256哈希也将花费天文学的时间很长，远远超过了大多数输入的宇宙寿命。这种计算的不可行性是这些加密功能提供的安全性的基石。实际上，几乎不可能是不可能的，算法的庞大输入和算法的复杂性使蛮力攻击（尝试所有可能的输入直到找到正确的哈希）几乎是不可能的。

哈希逆转的理论方法（以及为什么失败）：

• 蛮力攻击：这涉及尝试所有可能的输入，直到找到匹配。但是，即使是中等大小的输入的可能性的庞大可能性使得这种方法在计算上对于现代哈希功能而言是不可行的。随着输入尺寸的增加，计算需求的指数增长使蛮力攻击不切实际。例如，SHA-256产生256位哈希，这意味着有²⁵⁶个可能的输出。这是一个难以想象的数量，远远超出了任何当前或可预见的计算能力的容量。
• 彩虹桌：彩虹桌是存储哈希及其相应输入的预计表。它们可以大大加快找到给定哈希的输入的过程。但是，它们的有效性受桌子的大小和哈希功能的强度的限制。现代哈希功能旨在抵抗彩虹桌子的攻击，需要不切实际的桌子以覆盖可能的输入空间的一小部分。此外，为SHA-256（SHA-256）这样的强大函数创建这些表本身就是一项巨大的计算任务，否定了获得的任何优势。
• 碰撞攻击：当两个不同的输入产生相同的哈希值时，就会发生碰撞。从理论上讲是可能的，但对于精心设计的哈希功能来说，这是非常困难的。碰撞攻击并不能直接逆转哈希，而是证明了哈希功能的弱点。但是，即使找到碰撞也不能提供逆转特定哈希的实用方法。

量子计算的作用：

• 一个潜在的威胁：量子计算机具有与古典计算机的根本方式进行计算的能力，对当前哈希功能的安全性构成了理论上的威胁。诸如Grover算法之类的量子算法可能会加快搜索哈希的前图像的搜索，从而使蛮力攻击更加可行。但是，构建具有破坏广泛使用的加密哈希功能的能力的量子计算机仍然是一项重大的技术挑战，距离现实几年了。
• 量词后密码学：研究人员正在积极开发对量子计算机攻击有能力的量子加密算法。这些算法对于确保加密货币和其他加密系统的长期安全至关重要。向这些新算法的过渡将是一个逐步的过程，需要重大的研究，开发和实施工作。

常见问题解答：

问：任何哈希功能都可以逆转吗？

答：虽然从技术上讲，鉴于无限的计算能力和时间，任何哈希函数都可以逆转，但实际现实是，加密货币中使用的现代加密哈希功能旨在使逆转计算上不可行。所需的资源将远远超过当前可用或可预见的任何资源。

问：如果哈希功能逆转，会发生什么？

答：如果成功逆转了广泛使用的哈希功能，它将对加密货币的安全和许多其他依赖于哈希依靠数据完整性和安全性的系统产生灾难性的后果。它将允许恶意参与者进行交易，更改未发现的区块链数据并损害整个系统。

问：是否有任何实际方法可以在加密货币的背景下扭转哈希值？

答：不。逆转这些哈希的计算成本远远超过了任何现有技术的功能。

问：加密货币抵抗哈希逆转攻击的安全性如何？

答：加密货币依赖于逆转哈希函数以确保其安全性的计算不可行性。尽管量子计算构成了未来的威胁，但当前的加密哈希功能被认为是针对已知攻击的安全性。正在进行的量子加密后研究旨在进一步增强这种安全性。

问：哈希值在加密货币安全性中的固定大小的重要性是什么？

答：哈希值的固定尺寸至关重要，因为它确保输出始终是相同的长度。这种一致性对于有效验证和比较区块链内的数据完整性至关重要。可变长度输出将使验证和安全检查明显更复杂，效率较低。

问：哈希功能的确定性性质如何有助于区块链安全？

答：确定性的性质 - 相同的输入总是产生相同的输出 - 是区块链完整性的基础。它确保每个人都可以始终如一地独立地验证每项交易和阻止。对交易或块的任何变化都会立即导致不同的哈希值，从而暴露篡改。

问：哈希功能对加密货币安全性的“雪崩效应”有什么影响？

答：雪崩效应是一个关键的安全功能，即输入的小变化导致输出哈希的重大变化。它防止恶意参与者在未检测的情况下巧妙地更改数据。即使是轻微的修改也会导致完全不同的哈希，立即揭示了篡改的尝试。