区块链基础知识笔记(1) -- 密码学哈希函数

密码学哈希函数是区块链的根基，也是很多安全系统的基石。

密码学哈希函数包含两个概念，哈希函数和密码安全。哈希函数是一个数学函数，具有以下三个特性：

• 其输入可以为任意大小字符串
• 它产生固定大小的输出(比如256位的输出)
• 它能进行有效的计算，且计算时间合理，对n位的字符串，其哈希计算的复杂度为O(n)

要使得哈希函数达到密码安全，又需要哈希函数具有以下三个附加特性：

• 碰撞阻力
• 隐秘性
• 谜题友好

碰撞阻力
如果无法找到两个值，x和y，x不等于y，使得H(x) = H(y)，则称哈希函数H具有碰撞阻力。然而实际中，并没有办法找到完全不碰撞的哈希函数，也不存在某个哈希函数具有完全防碰撞特性。但是，找到某些哈希函数的碰撞情况的概率仍为无穷小，比下两秒陨石撞地球的概率还小得多，所以我们选择相信那些加密的哈希函数具有碰撞阻力。

由此我们可以将哈希函数输出作为信息摘要，并用作鉴别文件真伪的证据。例如我上传了一个很大的文件到服务器，在我下载这个文件到电脑时，如何保证文件没有被修改？我只需要在上传文件前，计算下文件的哈希值并保存起来。在下载文件后，重新计算下下载文件的哈希值，与之前保存的哈希值比较一下，就知道文件有没有被修改。

隐秘性
隐秘性是指我们仅仅知道哈希函数的输出y = H(x)， 但却无法通过y倒推出x的值。
隐秘性的应用之一就是“承诺”。比如我说明天的体育彩票开奖号码为123456，但我不想立刻告诉大家，怕体彩破产，只想让大家知道我预测了一个号码。开奖后如果不是我预测的号码，我给大家一人一万元。如何保证我不会出尔反尔，在开奖后说我预测的号码就是开奖号码？

在开奖前，将我预测的号码和一个随机数作为哈希函数的输入，将得到的输出公之于众，大家不可能通过我公布的输出推出我预测的号码。开奖后，我公布我预测的号码和这个随机数，那么大家都能验证我说的是否正确，同时，我也不可能改变主意，赖掉这件事了。

在密码学中，这个随机数(nonce)意味着只能使用一次。这一点很重要，不少安全函数对随机数的随机性及使用次数都有明确规定。

谜题友好
这一特性是指，如果一个哈希函数y = H(x)具备谜题友好性，这就意味着没有一个解决策略比只是随机地尝试x取值来求得给定y更好

安全哈希算法
安全哈希算法(Secure Hash Algorithm 256, SHA-256)在比特币系统中被大量使用。这是一个效果很不错的哈希函数。

简单介绍了一下密码学哈希函数，希望对大家能有帮助
有兴趣的朋友可以加群讨论，一起学习 701477586

参考资料
《区块链技术驱动金融》