區塊鏈的嘻哈演算法

Ⅰ 區塊鏈中的哈希演算法的作用是什麼

區塊鏈通過哈希演算法對一個交易區塊中的交易信息進行加密，並把信息壓縮成由一串數字和字母組成的散列字元串。
金窩窩集團分析其哈希演算法的作用如下：
區塊鏈的哈希值能夠唯一而精準地標識一個區塊，區塊鏈中任意節點通過簡單的哈希計算都接獲得這個區塊的哈希值，計算出的哈希值沒有變化也就意味著區塊鏈中的信息沒有被篡改。

Ⅱ 區塊鏈最直白的解釋

近幾年，「區塊鏈」一詞成了大熱門，新聞媒體競相報道，但大家或許對於區塊鏈的認知還停留在霧里看花的階段，今天我們就來揭開它的神秘面紗。

其實區塊鏈的本質特別簡單，一句話就可以解釋：去中心化分布式資料庫。

區塊鏈的主要作用是用於存儲信息，任何人都可以將信息寫入，同時也可以讀取，所以它是一個公開的資料庫。

區塊鏈的特點

要說分布式資料庫這種技術，市場上早有存在，可不同的是，區塊鏈雖然同為分布式資料庫，但它沒有管理員，是徹底去中心化的。

去中心化是區塊鏈技術的顛覆性特點，它無需中心化代理，實現了一種點對點的直接交互，使得高效率、大規模、無中心化代理的信息交互方式成為了現實。

但是，沒有了管理員，人人都可以往裡面寫入數據，怎麼才能保證數據是可信的呢？被壞人改了怎麼辦？設計者早已想到了這些，這也證明了區塊鏈是真正劃時代的產物。

區塊

區塊鏈由一個個區塊（block）組成。區塊很像資料庫的記錄，每次寫入數據，就是創建一個區塊。

每個區塊包含兩個部分：

區塊頭（Head）：記錄當前區塊的特徵值
區塊體（Body）：實際數據
區塊頭包含了當前區塊的多項特徵值。

生成時間
實際數據（即區塊體）的哈希
上一個區塊的哈希
...
系統中每一個節點都擁有最新的完整資料庫拷貝，修改單個節點的資料庫是無效的，因為系統會自動比較，認為最多次出現的相同數據記錄為真。同時數據的每一步記錄都會被留存在區塊鏈上，可以溯源每一步的往來信息。

這里，你需要理解什麼叫哈希（hash），這是理解區塊鏈必需的。

所謂"哈希"就是計算機可以對任意內容，計算出一個長度相同的特徵值。區塊鏈的 哈希長度是256位，這就是說，不管原始內容是什麼，最後都會計算出一個256位的二進制數字。而且可以保證，只要原始內容不同，對應的哈希一定是不同的。

舉例來說，字元串123的哈希是（十六進制），轉成二進制就是256位，而且只有123能得到這個哈希。（理論上，其他字元串也有可能得到這個哈希，但是概率極低，可以近似認為不可能發生。）

因此，就有兩個重要的推論。

推論1：每個區塊的哈希都是不一樣的，可以通過哈希標識區塊。
推論2：如果區塊的內容變了，它的哈希一定會改變。

哈希的不可修改性

區塊與哈希是一一對應的，每個區塊的哈希都是針對"區塊頭"（Head）計算的。也就是說，把區塊頭的各項特徵值，按照順序連接在一起，組成一個很長的字元串，再對這個字元串計算哈希。

Hash = SHA256( 區塊頭 )

上面就是區塊哈希的計算公式，SHA256是區塊鏈的哈希演算法。注意，這個公式裡面只包含區塊頭，不包含區塊體，也就是說，哈希由區塊頭唯一決定。

前面說過，區塊頭包含很多內容，其中有當前區塊體的哈希，還有上一個區塊的哈希。這意味著，如果當前區塊體的內容變了，或者上一個區塊的哈希變了，一定會引起當前區塊的哈希改變。

這一點對區塊鏈有重大意義。如果有人修改了一個區塊，該區塊的哈希就變了。為了讓後面的區塊還能連到它（因為下一個區塊包含上一個區塊的哈希），該人必須依次修改後面所有的區塊，否則被改掉的區塊就脫離區塊鏈了。由於後面要提到的原因，哈希的計算很耗時，短時間內修改多個區塊幾乎不可能發生，除非有人掌握了全網51%以上的計算能力。

正是通過這種聯動機制，區塊鏈保證了自身的可靠性，數據一旦寫入，就無法被篡改。這就像歷史一樣，發生了就是發生了，從此再無法改變。

Ⅲ 區塊鏈技術中的哈希演算法是什麼

1.1. 簡介

計算機行業從業者對哈希這個詞應該非常熟悉，哈希能夠實現數據從一個維度向另一個維度的映射，通常使用哈希函數實現這種映射。通常業界使用y = hash(x)的方式進行表示，該哈希函數實現對x進行運算計算出一個哈希值y。
區塊鏈中哈希函數特性：

• 函數參數為string類型；

• 固定大小輸出；

• 計算高效；

• collision-free 即沖突概率小：x != y => hash(x) != hash(y)
  
  隱藏原始信息：例如區塊鏈中各個節點之間對交易的驗證只需要驗證交易的信息熵，而不需要對原始信息進行比對，節點間不需要傳輸交易的原始數據只傳輸交易的哈希即可，常見演算法有SHA系列和MD5等演算法
  

1.2. 哈希的用法

哈希在區塊鏈中用處廣泛，其一我們稱之為哈希指針（Hash Pointer）
哈希指針是指該變數的值是通過實際數據計算出來的且指向實際的數據所在位置，即其既可以表示實際數據內容又可以表示實際數據的存儲位置。下圖為Hash Pointer的示意圖

Ⅳ 區塊鏈入門的教程

可是，簡單易懂的入門文章卻很少。區塊鏈到底是什麼，有何特別之處，很少有解釋。
下面，我就來嘗試，寫一篇最好懂的區塊鏈教程。畢竟它也不是很難的東西，核心概念非常簡單，幾句話就能說清楚。我希望讀完本文，你不僅可以理解區塊鏈，還會明白什麼是挖礦、為什麼挖礦越來越難等問題。
需要說明的是，我並非這方面的專家。雖然很早就關注，但是仔細地了解區塊鏈，還是從今年初開始。文中的錯誤和不準確的地方，歡迎大家指正。
一、區塊鏈的本質
區塊鏈是什麼?一句話，它是一種特殊的分布式資料庫。
首先，區塊鏈的主要作用是儲存信息。任何需要保存的信息，都可以寫入區塊鏈，也可以從裡面讀取，所以它是資料庫。
其次，任何人都可以架設伺服器，加入區塊鏈網路，成為一個節點。區塊鏈的世界裡面，沒有中心節點，每個節點都是平等的，都保存著整個資料庫。你可以向任何一個節點，寫入/讀取數據，因為所有節點最後都會同步，保證區塊鏈一致。
二、區塊鏈的最大特點
分布式資料庫並非新發明，市場上早有此類產品。但是，區塊鏈有一個革命性特點。
區塊鏈沒有管理員，它是徹底無中心的。其他的資料庫都有管理員，但是區塊鏈沒有。如果有人想對區塊鏈添加審核，也實現不了，因為它的設計目標就是防止出現居於中心地位的管理當局。
正是因為嫌敗無法管理，區塊鏈才能做到無法被控制。否則一旦大公司大集團控制了管理權，他們就會控制整個平台，其他使用者就都必須聽命於他們了。
但是，沒有了管理員，人人都可以往裡面寫入數據，怎麼才能保證數據是可信的呢?被壞人改了怎麼辦?請接著往下讀，這就是區塊鏈奇妙的地方。
三、區塊
區塊鏈由一個個區塊(block)組成。區塊很像資料庫的記錄，每次寫入數據，就是創建一個區塊。
每個區塊包含兩個部分。
區塊頭(Head)：記錄當前區塊的特徵值
區塊體(Body)：實際數據
區塊頭包含了當前區塊的多項特徵值。
生成時間
實際數據(即區塊體)的哈希
上一個區塊的哈希
...
這里，你需要理解什麼叫哈希(hash)，這是理解區塊鏈必需的。
所謂哈希就是計算機可以對任意內容，計算出一個長度相同的特徵值。區塊鏈的 哈希長度是256位，這就是說，不管原始內容是什麼，最後都會計算出一個256位的二進制數字。而且可以保證，只要原始內容不同，對應的哈希一定是不同的。
舉例來說，字元串123的哈希是(十六進制)，轉成二進制就是256位，而且只有123能得到這個哈希。(理論上，其他字元串也有可能得到這個哈希，但是概率極低，可以近似認為不可能發生。)
因此，就有兩個重要的推論。
推論1：每個區塊的哈希都是不一樣的，可以通過哈希標識區塊。
推論2：如果區塊的內容變了，它的哈希一定會改變。
四、 Hash 的不可修改性
區塊與哈希是一一對應的，每個區塊的哈希都是針對區塊頭(Head)計算的。也就是說，把區塊頭的各項特徵值，按照順序連接在一起，組成一個很長的字元串，再對這個字元串計算哈希。
Hash = SHA256( 區塊頭 )
上面就是區塊哈希的計算公式，SHA256是區塊鏈的哈希演算法。注意，這個公式裡面只包含區塊頭，不包含區塊體，也就是說，哈希由區塊頭唯一決定，
前面說過，區塊頭包含很多內容，其中有當前區塊體的哈希，還有上一個區塊的哈希。這意味著，如果當前區塊體的內容變了，或者上一個區塊的哈希變了，一定會引起當前區塊的哈希改彎首變。
這一點對區塊鏈有重大意義。如果有人修改了一個區塊，該區塊的哈希就變了。為了讓後面的區塊還能連到它(因為下一個區塊包含上一個區塊的哈希)，該人必須依次修改後面所有的區塊，否則被改掉的區塊就脫離區塊鏈了。由於後面要提到的原因，哈希的計算很耗時，短時間內修改多個區塊幾乎不可能發生，除非有人掌握了全網51%以上的計算能力。
正是通過這種聯動機制，區塊鏈保證了自身的可靠性，數據一旦寫入，就無法被篡改。這就像歷史一樣，發生了就是發生了，從此再無法改變。
每個區塊都連著上一個區塊，這也是區塊鏈這個名字的由來。
五、采礦
由於必須保證節點之間的同步，所以新區塊的添加速度芹鬧顫不能太快。試想一下，你剛剛同步了一個區塊，准備基於它生成下一個區塊，但這時別的節點又有新區塊生成，你不得不放棄做了一半的計算，再次去同步。因為每個區塊的後面，只能跟著一個區塊，你永遠只能在最新區塊的後面，生成下一個區塊。所以，你別無選擇，一聽到信號，就必須立刻同步。
所以，區塊鏈的發明者中本聰(這是假名，真實身份至今未知)故意讓添加新區塊，變得很困難。他的設計是，平均每10分鍾，全網才能生成一個新區塊，一小時也就六個。
這種產出速度不是通過命令達成的，而是故意設置了海量的計算。也就是說，只有通過極其大量的計算，才能得到當前區塊的有效哈希，從而把新區塊添加到區塊鏈。由於計算量太大，所以快不起來。
這個過程就叫做采礦(mining)，因為計算有效哈希的難度，好比在全世界的沙子裡面，找到一粒符合條件的沙子。計算哈希的機器就叫做礦機，操作礦機的人就叫做礦工。
六、難度系數
讀到這里，你可能會有一個疑問，人們都說采礦很難，可是采礦不就是用計算機算出一個哈希嗎，這正是計算機的強項啊，怎麼會變得很難，遲遲算不出來呢?
原來不是任意一個哈希都可以，只有滿足條件的哈希才會被區塊鏈接受。這個條件特別苛刻，使得絕大部分哈希都不滿足要求，必須重算。
原來，區塊頭包含一個難度系數(difficulty)，這個值決定了計算哈希的難度。舉例來說，第100000個區塊的難度系數是 14484.16236122。
區塊鏈協議規定，使用一個常量除以難度系數，可以得到目標值(target)。顯然，難度系數越大，目標值就越小。
哈希的有效性跟目標值密切相關，只有小於目標值的哈希才是有效的，否則哈希無效，必須重算。由於目標值非常小，哈希小於該值的機會極其渺茫，可能計算10億次，才算中一次。這就是采礦如此之慢的根本原因。
前面說過，當前區塊的哈希由區塊頭唯一決定。如果要對同一個區塊反復計算哈希，就意味著，區塊頭必須不停地變化，否則不可能算出不一樣的哈希。區塊頭裡面所有的特徵值都是固定的，為了讓區塊頭產生變化，中本聰故意增加了一個隨機項，叫做 Nonce。
Nonce 是一個隨機值，礦工的作用其實就是猜出 Nonce 的值，使得區塊頭的哈希可以小於目標值，從而能夠寫入區塊鏈。Nonce 是非常難猜的，目前只能通過窮舉法一個個試錯。根據協議，Nonce 是一個32位的二進制值，即最大可以到21.47億。第 100000 個區塊的 Nonce 值是274148111，可以理解成，礦工從0開始，一直計算了 2.74 億次，才得到了一個有效的 Nonce 值，使得算出的哈希能夠滿足條件。
運氣好的話，也許一會就找到了 Nonce。運氣不好的話，可能算完了21.47億次，都沒有發現 Nonce，即當前區塊體不可能算出滿足條件的哈希。這時，協議允許礦工改變區塊體，開始新的計算。
七、難度系數的動態調節
正如上一節所說，采礦具有隨機性，沒法保證正好十分鍾產出一個區塊，有時一分鍾就算出來了，有時幾個小時可能也沒結果。總體來看，隨著硬體設備的提升，以及礦機的數量增長，計算速度一定會越來越快。
為了將產出速率恆定在十分鍾，中本聰還設計了難度系數的動態調節機制。他規定，難度系數每兩周(2016個區塊)調整一次。如果這兩周裡面，區塊的平均生成速度是9分鍾，就意味著比法定速度快了10%，因此接下來的難度系數就要調高10%;如果平均生成速度是11分鍾，就意味著比法定速度慢了10%，因此接下來的難度系數就要調低10%。
難度系數越調越高(目標值越來越小)，導致了采礦越來越難。
八、區塊鏈的分叉
即使區塊鏈是可靠的，現在還有一個問題沒有解決：如果兩個人同時向區塊鏈寫入數據，也就是說，同時有兩個區塊加入，因為它們都連著前一個區塊，就形成了分叉。這時應該採納哪一個區塊呢?
現在的規則是，新節點總是採用最長的那條區塊鏈。如果區塊鏈有分叉，將看哪個分支在分叉點後面，先達到6個新區塊(稱為六次確認)。按照10分鍾一個區塊計算，一小時就可以確認。
由於新區塊的生成速度由計算能力決定，所以這條規則就是說，擁有大多數計算能力的那條分支，就是正宗的區塊鏈。
九、總結
區塊鏈作為無人管理的分布式資料庫，從2009年開始已經運行了8年，沒有出現大的問題。這證明它是可行的。
但是，為了保證數據的可靠性，區塊鏈也有自己的代價。一是效率，數據寫入區塊鏈，最少要等待十分鍾，所有節點都同步數據，則需要更多的時間;二是能耗，區塊的生成需要礦工進行無數無意義的計算，這是非常耗費能源的。
因此，區塊鏈的適用場景，其實非常有限。
不存在所有成員都信任的管理當局
寫入的數據不要求實時使用
挖礦的收益能夠彌補本身的成本
如果無法滿足上述的條件，那麼傳統的資料庫是更好的解決方案。
目前，區塊鏈最大的應用場景(可能也是唯一的應用場景)，就是以比特幣為代表的加密貨幣。

Ⅳ 區塊鏈中哈希演算法的特點是什麼

哈希演算法可以作為一個很小的計算機程序來看待，無論輸入數據的大小及類型如何，它都能將輸入數據轉換成固定長度的輸出。哈希演算法在任何時候都只能接受單條數據的輸入，並依靠輸入數據創建哈希值。
根據最終產生的哈希值的長度不同，有不同的哈希演算法。
在區塊鏈中使用的為加密哈希演算法，其特點有：
1、能夠為任何類型的數據快速創建哈希值
2、確定性
3、偽隨機
4、單向函數
5、防碰撞

Ⅵ 區塊鏈密碼演算法是怎樣的

區塊鏈作為新興技術受到越來越廣泛的關注，是一種傳統技術在互聯網時代下的新的應用，這其中包括分布式數據存儲技術、共識機制和密碼學等。隨著各種區塊鏈研究聯盟的創建，相關研究得到了越來越多的資金和人員支持。區塊鏈使用的Hash演算法、零知識證明、環簽名等密碼演算法:

Hash演算法

哈希演算法作為區塊鏈基礎技術，Hash函數的本質是將任意長度（有限）的一組數據映射到一組已定義長度的數據流中。若此函數同時滿足：

（1）對任意輸入的一組數據Hash值的計算都特別簡單；

（2）想要找到2個不同的擁有相同Hash值的數據是計算困難的。

滿足上述兩條性質的Hash函數也被稱為加密Hash函數，不引起矛盾的情況下，Hash函數通常指的是加密Hash函數。對於Hash函數，找到使得被稱為一次碰撞。當前流行的Hash函數有MD5,SHA1,SHA2,SHA3。

比特幣使用的是SHA256，大多區塊鏈系統使用的都是SHA256演算法。所以這里先介紹一下SHA256。

1、 SHA256演算法步驟

STEP1：附加填充比特。對報文進行填充使報文長度與448模512同餘（長度=448mod512），填充的比特數范圍是1到512，填充比特串的最高位為1，其餘位為0。

STEP2：附加長度值。將用64-bit表示的初始報文（填充前）的位長度附加在步驟1的結果後（低位位元組優先）。

STEP3：初始化緩存。使用一個256-bit的緩存來存放該散列函數的中間及最終結果。

STEP4：處理512-bit（16個字）報文分組序列。該演算法使用了六種基本邏輯函數，由64 步迭代運算組成。每步都以256-bit緩存值為輸入，然後更新緩存內容。每步使用一個32-bit 常數值Kt和一個32-bit Wt。其中Wt是分組之後的報文，t=1,2,...,16 。

STEP5：所有的512-bit分組處理完畢後，對於SHA256演算法最後一個分組產生的輸出便是256-bit的報文。

2、環簽名

2001年，Rivest, shamir和Tauman三位密碼學家首次提出了環簽名。是一種簡化的群簽名，只有環成員沒有管理者，不需要環成員間的合作。環簽名方案中簽名者首先選定一個臨時的簽名者集合,集合中包括簽名者。然後簽名者利用自己的私鑰和簽名集合中其他人的公鑰就可以獨立的產生簽名,而無需他人的幫助。簽名者集合中的成員可能並不知道自己被包含在其中。

環簽名方案由以下幾部分構成：

（1）密鑰生成。為環中每個成員產生一個密鑰對(公鑰PKi,私鑰SKi)。

（2）簽名。簽名者用自己的私鑰和任意n個環成員(包括自己)的公鑰為消息m生成簽名a。

（3）簽名驗證。驗證者根據環簽名和消息m,驗證簽名是否為環中成員所簽,如果有效就接收,否則丟棄。

環簽名滿足的性質：

（1）無條件匿名性:攻擊者無法確定簽名是由環中哪個成員生成,即使在獲得環成員私鑰的情況下,概率也不超過1/n。

（2）正確性:簽名必需能被所有其他人驗證。

（3）不可偽造性:環中其他成員不能偽造真實簽名者簽名,外部攻擊者即使在獲得某個有效環簽名的基礎上,也不能為消息m偽造一個簽名。

3、環簽名和群簽名的比較

（1）匿名性。都是一種個體代表群體簽名的體制，驗證者能驗證簽名為群體中某個成員所簽，但並不能知道為哪個成員，以達到簽名者匿名的作用。

（2）可追蹤性。群簽名中，群管理員的存在保證了簽名的可追蹤性。群管理員可以撤銷簽名，揭露真正的簽名者。環簽名本身無法揭示簽名者,除非簽名者本身想暴露或者在簽名中添加額外的信息。提出了一個可驗證的環簽名方案,方案中真實簽名者希望驗證者知道自己的身份,此時真實簽名者可以通過透露自己掌握的秘密信息來證實自己的身份。

（3）管理系統。群簽名由群管理員管理，環簽名不需要管理，簽名者只有選擇一個可能的簽名者集合，獲得其公鑰，然後公布這個集合即可，所有成員平等。

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Ⅶ 交易所提幣和錢包提幣的哈希值有啥區別

哈希函數在區塊鏈中起著至關重要的作用。它的做法是將復雜的交易信息加密壓縮成一個簡單的固定位元組的哈希值，它成為了區塊鏈的標識，保證了交易信息在區塊鏈的不被篡改。這種演算法還用於一些重要的環節，如連接相鄰塊、構建merkle樹、交易驗證、數字簽名等。





1.概念


Hash: Hash，一般翻譯為「Hash」，或者直接音譯為「Hash」，是通過哈希演算法將任意長度的輸入轉換為固定長度的輸出，輸出為哈希值.簡單地說，它是將任意長度的消息壓縮成某個固定長度的消息摘要的函數。我們常說的哈希演算法和哈希函數通常是一個意思。


2.原理


基於密碼學中的一個單向哈希函數，在業界通常用y=hash(x)來表示。這個哈希函數可以通過運算x計算出一個哈希值Y .這種函數很容易被驗證，但是卻很難破解.從x計算出Y很容易，但是從Y推導出x很難.也就是只有加密過程，沒有解密過程。





3.特點


(1)加密過程是不可逆的，也就是說我們無法通過輸出的哈希值推斷出原始明文是什麼。


(2)輸入明文和輸出哈希值是一一對應的。任何輸入信息的改變都必然導致最終輸出哈希值的改變。


(3)對於任何大小的輸入，最終計算出的哈希值的長度都很小，而且是固定長度。


(4)很難使兩個內容不同的明文的哈希值相同。也就是說，對於任意兩個不同的數據塊，相同哈希值的可能性極小。


4.SHA256演算法


常用的哈希演算法包括MD5、SHA-1、SHA-256、SHA-384和SHA-512。在區塊鏈，SHA-256演算法通常用於塊加密。對於任何長度的任何消息，SHA-256都會生成一個256bit的哈希值，這個哈希值叫做消息摘要.這個抽象相當於一個長度為32位元組的數組，通常用長度為64的十六進制字元串表示，就是我們看到的64個字元。


區塊鏈利用這種演算法在一個交易區塊中進行交易信息進行加密，並將壓縮的信息轉化為由一串數字和字母組成的散列（哈希）字元串。區塊鏈的哈希值可以唯一準確地標識一個塊，任何節點都可以通過簡單的哈希計算獲得這個塊的哈希值。計算出的哈希值沒有改變，這意味著塊中的信息沒有被篡改。


下面是一個將明文加密成哈希值的例子。





然後把句號改成感嘆號，哈希值就完全變了。





5.哈希指針(Hash Pointer)


哈希指針意味著這個變數的值是從實際數據計算出來的，並且指向實際數據的位置。也就是說，哈希指針既可以表示實際數據的存儲位置，也可以表示實際數據內容(某個時間戳的數據哈希值)。


綜上所述，從哈希指針的角度看區塊鏈的結構，可以說區塊鏈是一個以哈希指針按時間順序連接數據塊的鏈表。指針實際上是一串數據的哈希值，一串數據的哈希值是這串數據的「指紋」和抽象，所以可以用這個哈希值指向這串數據。


區塊鏈中每個塊都有一個hash指針對應自己的塊，除了創建塊(即第一個塊)，其他每個塊都存儲前一個塊的hash指針，這樣就形成了一個如下圖的鏈，即區塊鏈。





這樣的數據結構可以保證數據不被篡改，因為任何一個塊的數據一旦被篡改，對應的hash指針就會出錯，所以後面的塊的hash指針就無法匹配數據被篡改後該塊生成的hash指針，所以一旦發生惡意篡改就可以檢查出來。

Ⅷ 小白如何秒懂區塊鏈中的哈希計算

​ 小白如何秒懂區塊鏈中的哈希計算

當我在區塊鏈的學習過程中，發現有一個詞像幽靈一樣反復出現，「哈希」，英文寫作「HASH」。

那位說「拉稀」同學你給我出去！！

這個「哈希」據說是來源於密碼學的一個函數，嘗試搜一搜，論文出來一堆一堆的，不是橫式就是豎式，不是表格就是圖片，還有一堆看不懂得xyzabc。大哥，我就是想了解一下區塊鏈的基礎知識，給我弄那麼難幹啥呀？！我最長的密碼就是123456，復雜一點的就是654321，最復雜的時候在最後加個a，你給我寫的那麼復雜明顯感覺腦力被榨乾，僅有的腦細胞成批成批的死亡！為了讓和我一樣的小白同學了解這點，我就勉為其難，努力用傻瓜式的語言講解一下哈希計算，不求最准確但求最簡單最易懂。下面我們開始：

# 一、什麼是哈希演算法

## 1、定義：哈希演算法是將任意長度的字元串變換為固定長度的字元串。

從這里可以看出，可以理解為給**「哈希運算」輸入一串數字，它會輸出一串數字**。

如果我們自己定義 「增一演算法」，那麼輸入1，就輸出2；輸入100就輸出101。

如果我我們自己定義「變大寫演算法」，那麼輸入「abc」輸出「ABC」。

呵呵，先別打我啊！這確實就只是一個函數的概念。

## 2、特點：

這個哈希演算法和我的「增一演算法」和「變大寫演算法」相比有什麼特點呢？

1）**確定性，算得快**：咋算結果都一樣，算起來效率高。

2）**不可逆**：就是知道輸出推不出輸入的值。

3）**結果不可測**：就是輸入變一點，結果天翻地覆毫無規律。

總之，這個哈希運算就是個黑箱，是加密的好幫手！你說「11111」，它給你加密成「」，你說「11112」它給你弄成「」。反正輸入和輸出一個天上一個地下，即使輸入相關但兩個輸出毫不相關。

# 二、哈希運算在區塊鏈中的使用

## 1、數據加密

**交易數據是通過哈希運算進行加密，並把相應的哈希值寫入區塊頭**。如下圖所示，一個區塊頭包含了上一個區塊的hash值，還包含下一個區塊的hash值。

1）、**識別區塊數據是否被篡改**：區塊鏈的哈希值能夠唯一而精準地標識一個區塊，區塊鏈中任意節點通過簡單的哈希計算都可以獲得這個區塊的哈希值，計算出的哈希值沒有變化也就意味著區塊鏈中的信息沒有被篡改。

2）、**把各個區塊串聯成區塊鏈**：每個區塊都包含上一個區塊的哈希值和下一個區塊的值，就相當於通過上一個區塊的哈希值掛鉤到上一個區塊尾，通過下一個區塊的哈希值掛鉤到下一個區塊鏈的頭，就自然而然形成一個鏈式結構的區塊鏈。

## 2、加密交易地址及哈希

在上圖的區塊頭中，有一個Merkle root（默克爾根）的哈希值，它是用來做什麼的呢？

首先了解啥叫Merkle root？ 它就是個二叉樹結構的根。啥叫二叉樹？啥叫根？看看下面的圖就知道了。一分二，二分四，四分八可以一直分下去就叫二叉樹。根就是最上面的節點就叫 根。

這個根的數據是怎麼來的呢？是把一個區塊中的每筆交易的哈希值得出後，再兩兩哈希值再哈希，再哈希，再哈希，直到最頂層的數值。

這么哈希了半天，搞什麼事情？有啥作用呢？

1）、**快速定位每筆交易**：由於交易在存儲上是線性存儲，定位到某筆交易會需要遍歷，效率低時間慢，通過這樣的二叉樹可以快速定位到想要找的交易。

舉個不恰當的例子：怎麼找到0-100之間的一個任意整數？（假設答案是88）那比較好的一個方法就是問：1、比50大還是小？2、比75大還是小？3、比88大還是小？ 僅僅通過幾個問題就可以快速定位到答案。

2）、**核實交易數據是否被篡改**：從交易到每個二叉樹的哈希值，有任何一個數字有變化都會導致Merkle root值的變化。同時，如果有錯誤發生的情況，也可以快速定位錯誤的地方。

## 3、挖礦

  在我們的區塊頭中有個參數叫**隨機數Nonce，尋找這個隨機數的過程就叫做「挖礦」**！網路上任何一台機器只要找到一個合適的數字填到自己的這個區塊的Nonce位置，使得區塊頭這6個欄位（80個位元組）的數據的哈希值的哈希值以18個以上的0開頭，誰就找到了「挖到了那個金子」！既然我們沒有辦法事先寫好一個滿足18個0的數字然後反推Nounce，唯一的做法就是從0開始一個一個的嘗試，看結果是不是滿足要求，不滿足就再試下一個，直到找到。

找這個數字是弄啥呢？做這個有什麼作用呢？

1）、**公平的找到計算能力最強的計算機**：這個有點像我這里有個沙子，再告訴你它也那一個沙灘的中的一粒相同，你把相同的那粒找出來一樣。那可行的辦法就是把每一粒都拿起來都比較一下！那麼比較速度最快的那個人是最有可能先早到那個沙子。這就是所謂的「工作量證明pow」，你先找到這個沙子，我就認為你比較的次數最多，乾的工作最多。

2）、**動態調整難度**：比特幣為了保證10分鍾出一個區塊，就會每2016個塊（2周）的時間計算一下找到這個nonce數字的難度，如果這2016個塊平均時間低於10分鍾則調高難度，如高於十分鍾則調低難度。這樣，不管全網的挖礦算力是怎麼變化，都可以保證10分鍾的算出這個隨機數nonce。

# 三、哈希運算有哪些？

說了這么多哈希運算，好像哈希運算就是一種似的，其實不是！作為密碼學中的哈希運算在不斷的發展中衍生出很多流派。我看了」滿頭包」還是覺得內在機理也太復雜了，暫時羅列如下，小白們有印象知道是怎麼回事就好。

從下表中也可以看得出，哈希運算也在不斷的發展中，有著各種各樣的演算法，各種不同的應用也在靈活應用著單個或者多個演算法。比特幣系統中，哈希運算基本都是使用的SHA256演算法，而萊特幣是使用SCRYPT演算法，誇克幣（Quark）達世幣（DASH）是把很多演算法一層層串聯上使用，Heavycoin（HAV）卻又是把一下演算法並聯起來，各取部分混起來使用。以太坊的POW階段使用ETHASH演算法，ZCASH使用EQUIHASH。

需要說明的是，哈希運算的各種演算法都是在不斷升級完善中，而各種幣種使用的演算法也並非一成不變，也在不斷地優化中。

**總結**：哈希運算在區塊鏈的各個項目中都有著廣泛的應用，我們以比特幣為例就能看到在**數據加密、交易數據定位、挖礦等等各個方面都有著極其重要的作用**。而哈希運算作為加密學的一門方向不斷的發展和延伸，身為普通小白的我們，想理解區塊鏈的一些基礎概念，了解到這個層面也已經足夠。

Ⅸ 一文讀懂，XFS中你必須掌握的密碼與區塊鏈理論術語

人們對於事物的深刻認知，不是像「如何將大象放進冰箱？」那般，只回答「打開冰箱，把大象放進去，關上冰箱」那麼簡單。 任何事物都需要一個抽絲剝繭，化整為零的認知過程。 特別是一個新興的概念和事物，更需要更加細致的了解。

XFS系統是一個分布式文件系統，但它並不是一個單一的框架結構，他 是密碼學、區塊鏈、互聯網等多種技術手段結合的一個有機整體 ，因此，想要更詳細的了解它，我們必須知道一些專業術語的概念。

1.加密網路

加密網路簡單來說就是一個公共區塊鏈。在區塊鏈技術誕生之前，互聯網網路中的數據傳輸其實是沒有任何加密手段的，黑客一旦截取的其中的數據，那麼除非那段數據本身就是密文，否則那些數據就直白地暴露在黑客眼前。

加密網路便是通過區塊鏈技術，由區塊鏈各個節點維護，任何人都可以無需許可加入，更重要的是，整個網路中運轉的數據是加密的。XFS系統便是一個典型的加密網路。

2.哈希演算法

哈希演算法是區塊鏈中用以確保數據完整性和安全性的一個特殊程序。哈希演算法採用的是名為「哈希函數」數學關系，結果輸出被稱為「加密摘要」。加密摘要的特點是任意長度的數據輸入後，返回的都是一個唯一且固定長度的值。

哈希函數具備：

基於這些特性，它在保證加密安全時也被用於防篡改，因為即使對散列函數的數據輸入進行微小更改也會導致完全不同的輸出。這也成為了現代密碼學和區塊鏈的主力。

3.分布式賬本

區塊鏈就是一個分布式賬本，但這個賬本不僅僅可以記錄交易信息，還可以記錄任何數據交互。每個分類帳交易都是一個加密摘要，因此無法在不被檢測到的情況下更改條目。這樣使得區塊鏈使參與者能夠以一種去中心化的方式相互審計。

4.私鑰和公鑰

私鑰和公鑰是區塊鏈通過哈希演算法形成加密後生成的一組用於解密的「鑰匙」。通過對私鑰加密，形成公鑰，此時，原始信息只能通過私鑰進行查看，由用戶自己保存，公鑰就如同一個房屋地址，用於進行數據交互，是可以公開的。反之，如果對公鑰加密，形成私鑰，那麼就會形成不可篡改的數字簽名，因為這個公鑰上的簽名只有私鑰擁有者才能進行創建。

1.節點

節點是一個區塊鏈網路的最基礎建設，也是區塊鏈網路和現實連接的物理設備。單個節點擁有許多的功能，例如緩存數據、驗證信息或將消息轉發到其他節點等。

2.點對點（P2P）網路

區塊鏈所構建的便是去中心化後節點與節點之間的數據交互。傳統的互聯網數據傳輸是一種客戶端—伺服器—客戶端的中心輻射模式。點對點網路則更符合「網」這個詞，在這個網路中，每個節點都在單一通信協議下運行，以在它們之間傳輸數據，避免了因為伺服器單點故障而引發的網路崩潰。

3.共識驗證

區塊鏈的共識驗證解決了大量分散的節點意見不統一的問題，以「少數服從多數」的哲學依據，在區塊鏈網路中，更多的節點認可便意味著「共識」，通常而言，區塊鏈網路中超過51%的節點認可的便會被採用和認可。

4.復制證明和時空證明

這兩個證明在XFS系統中都可以總稱為存儲證明。XFS系統的核心功能之一是數據存儲，因此，為了證明存儲的有效性，便通過復制證明驗證數據是否存在節點存儲空間中，並通過時空證明驗證時間上的持續性。存儲提供方如果在儲存有效期內能持續提交存儲證明，那麼他便會獲得由XFS系統提供的獎勵。

5.冗餘策略和糾刪碼

這是XFS用來平衡數據存儲量的兩個方式。冗餘策略將數據通過多副本的方式備份，確保數據在損壞或丟失後能找回。

糾刪碼則是確保數據在復制、傳輸時不會產生過多備份，節省存儲空間、提高傳輸效率。

6.文件分片協議

XFS將文件切分為N個細小的碎片存儲在節點當中，這些碎片只要有任意 M個碎片即可恢復出數據，這樣只要不同時有 N-M+1 個節點失效就能保證數據完整不丟失。

7.智能合約

XFS中的智能合約是一段程序代碼，由於是基於區塊鏈生成的，因此同樣繼承了區塊鏈不可篡改、可追溯等特點，它能保證雙方執行結果的確定性，這也使得XFS網路中的數據交互變得更加可信。

8.Dapp

即去中心化APP，同普通的APP一樣具備更加方便快捷的網路接入埠，唯一不同的便是它拋棄了傳統APP中心化的特點，這使得Dapp中的數據是歸屬於用戶自身，不用擔心隱私泄露、大數據殺熟等問題。

XFS系統是一個開放性平台，用戶可以自由的在其中使用、設計、創作各種Dapp。

結語

關於XFS中的理論術語基於篇幅原因是很難詳細展開細講的，這其中涉及到了更多的互聯網和區塊鏈專業知識。但通過上面這些簡單的解釋，相信大家對XFS系統也有了一個比較立體的認知，那麼，我們便期待打破傳統中心化存儲弊端，開船全新存儲時代的XFS新一代分布式文件系統吧。