比特币:科普 | 区块链技术不可撼动的基石:哈希函数

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比特币作为加密行业第一个成功的应用,自诞生以来受到越来越多的关注。不过一旦深入一点了解比特币背后的技术,哈希函数就是绕不开的概念,那么哈希函数到底是什么?

维基百科是这么说的:

哈希函数是一种从任何一种数据中创建小的数字指纹的方法。哈希函数把消息或数据压缩成摘要,使得数据量变小,将数据的格式固定下来。该函数将数据打乱混合,重新创建一个叫做散列值的指纹。

百度百科和维基百科真有别称的话,应该叫看不懂百科。给哈希函数一个简洁的白话定义:哈希函数是一系列复杂的但输出值位数固定的数学变换。

以太坊开发人员考虑将验证者限制从32ETH提高到2048ETH:6月19日消息,在周五举行的最近一次以太坊核心开发者共识会议上,以太坊基金会研究员兼拟议变更的主要支持者 Michael Neuder 提出将每个验证者的最大验证者余额从 32 ETH 提高到 2,048 ETH。他说,虽然目前(32 ETH)的验证者上限促进了去中心化,但它无意中导致了验证者集规模的膨胀。Neuder 表示,提高上限可能会减缓活跃验证者集的扩张——最终提高网络在单个以太坊时隙内实现最终性方面的效率。提议的增加上限还将引入自动复合验证器奖励的可能性。[2023/6/19 21:47:47]

变换不能乱变换,要照着如下过程来:

NFT市场SuperRare与圣莫尼卡艺术博物馆达成合作:金色财经报道,据SuperRare在其官方社交媒体账号披露,该NFT市场已与圣莫尼卡艺术博物馆达成合作,后者将展出7位SuperRare艺术家的NFT作品。另据Dapprader最新数据显示,当前SuperRare交易总额达到2.36亿美元,交易量超过2.5万笔。[2023/2/18 12:14:41]

1、任何长度的内容2、经过这系列复杂但固定的数学变换后3、会输出一个固定长度和格式的数据

脚注:数学领域会用H表示这经过变化后输出的数值,中文名叫消息摘要或数字指纹。

比如,在比特币中,公钥生成地址时用到的哈希函数SHA256,后面的“256”的意思是输出是固定256位长度的数据。

彭博社:LedgerX准备提供1.75亿美元用于FTX的破产程序:11月30日消息,据彭博社援引知情人士报道,LedgerX(FTX US Derivatives)正准备提供1.75亿美元用于FTX的破产程序,这笔资金最早可能在周三转移,来自LedgerX预留的2.5亿美元基金,该基金旨在获得监管机构批准,在没有中介机构的情况下清算加密货币衍生品交易。LedgerX是FTX集团崩盘后为数不多的几个仍具有偿付能力的公司之一。[2022/11/30 21:11:27]

这数学变换不是任意变换都能被称之为哈希函数,一个数学变换要升级为哈希函数必须符合三个条件:唯一性、单向性、暴力求解:

1、哈希函数的唯一性

Paradigm研究员Samczsun发布以太坊地址标记及搜索网站:9月6日消息,Paradigm研究员Samczsun在推特发布以太坊地址Tag标记网站tags.eth.samczsun.com。Samczsun表示,“我建立了一个非常简单的网站来标记和标注地址,任何人都可以为之做出贡献,你可以按地址、按标签(有通配符)搜索。”

知识图谱协议0xScope对此表示,“很高兴看到开源地址标签的尝试,如果Samczsun和Paradigm有兴趣,我们也非常乐意分享我们数百万的地址标签数据。”[2022/9/6 13:12:03]

直观的理解就是:只有输入X,才能得到H。理解这个特性时,可以把哈希函数理解成你和你的指纹,你是输入,你的指纹是输出,唯一性就是指只有你才能有你的指纹,在比特币里就是指,你转账用的比特币地址,只有你的公钥才能生成,就像你的指纹是独一无二的一样,世界上没有任何其他人能生成和你一样的转账地址。

2、哈希函数的单向性

哈希函数的单向性是指H是无法反向推导X。如果给你一个指纹,仅有一个指纹的你,是绝对想象不出指纹的主人到底是男是女,到底长什么样,只能知道这是个指纹。

哈希函数的单向性可以用一个不准确但十分形象的类比来直观理解——来猜猜下巴的主人是谁?

这Man味十足的迷人下巴主人是白宇?是张震?还是赵又廷?谜底揭晓:是我们喜爱的坤坤,不是蔡徐坤,而是乡村F4谢广坤↓

因为哈希函数的单向性,所以在比特币里,即使我们的收款地址是公开的,但是没人能知道我们生成收款地址的公钥是什么,更无法知道生成公钥的私钥是什么。

市面上有一种言论说,量子计算机的出现会让比特币一文不值,但现在你应该知道,即使量子计算机出现可,目前也难以攻破哈希函数,哈希函数是中本聪为比特币设置的一道安全锁,希望比特币有充足的时间升级到抗量子的加密算法。

3、哈希函数的暴力求解

如果知道哈希值H真想找到输入值X,只能从源头出发,一个数一个数去尝试,每个数都套到哈希函数里,然后看看输出的哈希值是不是等于H。

就像如果你真想知道某个指纹是谁的指纹,你只能全世界一个个人找过去,去对比每一个手里的指纹和这个指纹,是不是完全相同,没有丝毫偏差。?02?

哈希函数因为这三个特性变成了中本聪手里的利器,帮助他在设计比特币的路上解决了多个难题,在比特币白皮书中,除了简介和结论的10个章节里,几乎每个章节都能看到哈希函数的使用。

用哈希函数的唯一性用来防止作假——数字签名

用哈希函数的唯一性来提升效率——默克尔树检索交易记录

用哈希函数的单向性用来保密——公钥生成比特币的地址

用哈希函数的暴力求解来设计比特币的工作量证明——当范围足够大的时候,拿着指纹去找指纹拥有人是不可能的事情,但如果把范围缩小呢,比如在一个只有几百万人的城市里找,难度就会小很多,这就是比特币的mining难度调整机制,想要难度高一点那就把范围扩大一点,想要难度低一点就把范围缩小一点。

1953年哈希函数出现,1970年哈希函数蓬勃发展,2001年SHA-256出现,在2008年时,哈希函数却在中本聪手里被玩出了花,成为了区块链技术里不可撼动的基石。

从这个角度看,多少让人理解了为什么专家和大牛都忍不住夸赞中本聪天才,甚至怀疑中本聪是不是外星人。

至此,虽然比特币白皮书中技术原理你只是懂了一个基础知识哈希函数,但这一点都不妨碍你理解了比特币白皮书里50%想要表达的内容。

END

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