hash指針在區塊鏈中的作用

1. 聽說使用區塊鏈的能夠提高很多的效率是嗎

廢 話 ， 肯 定 啦 ， 如 果 我 們 把 數 據 庫 假 設 成 一 本 賬 本 ， 讀 寫 數 據 庫 就 可 以 看 做 一 種 記 賬 的 行 為 ， 區 塊 鏈 技 術 的 原 理 就 是 在 一 段 時 間 內 找 出 記 賬 最 快 最 好 的 人 ， 由 這 個 人 來 記 賬 ， 然 後 將 賬 本 的 這 一 頁 信 息 發 給 整 個 系 統 里 的 其 他 所 有 人 。 這 也 就 相 當 於 改 變 數 據 庫 所 有 的 記 錄 ， 發 給 全 網 的 其 他 每 個 節 點 ， 直 接 說 就 是 高 效 。

2. 區塊鏈中的哈希值是什麼

區塊鏈中的哈希值是將任意長度的輸入字元串轉換為密碼並進行固定輸出的過程。哈希值不是一個「密碼」，不能通過解密哈希來檢索原始數據，它是一個單向的加密函數。

在區塊鏈中，每個塊都有前一個塊的哈希值。當更改當前塊中的任何數據時，塊的哈希值將被更改，這將影響前一個塊，因為它有前一個塊的地址。例如如果只有兩個塊，一個是當前塊，一個是父塊。當前塊將擁有父塊的地址，如果需要更改當前塊中的數據，還需要更改父塊。

一個加密哈希函數需要具備以下幾個關鍵的特性才能被認為是有用的

1、每個哈希值都是不同的。

2、 對於相同的消息，總是生成相同的哈希值。

3、不可能根據哈希值來決定輸入。

4、即使對輸入的整個哈希值做一個小的更改也會被更改。

3. 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。

4. 區塊鏈使用安全如何來保證呢

區塊鏈本身解決的就是陌生人之間大規模協作問題，即陌生人在不需要彼此信任的情況下就可以相互協作。那麼如何保證陌生人之間的信任來實現彼此的共識機制呢？中心化的系統利用的是可信的第三方背書，比如銀行，銀行在老百姓看來是可靠的值得信任的機構，老百姓可以信賴銀行，由銀行解決現實中的糾紛問題。但是，去中心化的區塊鏈是如何保證信任的呢？
實際上，區塊鏈是利用現代密碼學的基礎原理來確保其安全機制的。密碼學和安全領域所涉及的知識體系十分繁雜，我這里只介紹與區塊鏈相關的密碼學基礎知識，包括Hash演算法、加密演算法、信息摘要和數字簽名、零知識證明、量子密碼學等。您可以通過這節課來了解運用密碼學技術下的區塊鏈如何保證其機密性、完整性、認證性和不可抵賴性。
基礎課程第七課 區塊鏈安全基礎知識
一、哈希演算法（Hash演算法）
哈希函數（Hash），又稱為散列函數。哈希函數：Hash(原始信息) = 摘要信息，哈希函數能將任意長度的二進制明文串映射為較短的（一般是固定長度的）二進制串（Hash值）。
一個好的哈希演算法具備以下4個特點:
1、 一一對應：同樣的明文輸入和哈希演算法，總能得到相同的摘要信息輸出。
2、 輸入敏感：明文輸入哪怕發生任何最微小的變化，新產生的摘要信息都會發生較大變化，與原來的輸出差異巨大。
3、 易於驗證：明文輸入和哈希演算法都是公開的，任何人都可以自行計算，輸出的哈希值是否正確。
4、 不可逆：如果只有輸出的哈希值，由哈希演算法是絕對無法反推出明文的。
5、 沖突避免：很難找到兩段內容不同的明文，而它們的Hash值一致（發生碰撞）。
舉例說明：
Hash(張三借給李四10萬，借期6個月) = 123456789012
賬本上記錄了123456789012這樣一條記錄。
可以看出哈希函數有4個作用：
簡化信息
很好理解，哈希後的信息變短了。
標識信息
可以使用123456789012來標識原始信息，摘要信息也稱為原始信息的id。
隱匿信息
賬本是123456789012這樣一條記錄，原始信息被隱匿。
驗證信息
假如李四在還款時欺騙說，張三隻借給李四5萬，雙方可以用哈希取值後與之前記錄的哈希值123456789012來驗證原始信息
Hash（張三借給李四5萬，借期6個月）=987654321098
987654321098與123456789012完全不同，則證明李四說謊了，則成功的保證了信息的不可篡改性。
常見的Hash演算法包括MD4、MD5、SHA系列演算法，現在主流領域使用的基本都是SHA系列演算法。SHA（Secure Hash Algorithm）並非一個演算法，而是一組hash演算法。最初是SHA-1系列，現在主流應用的是SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512演算法（通稱SHA-2），最近也提出了SHA-3相關演算法，如以太坊所使用的KECCAK-256就是屬於這種演算法。
MD5是一個非常經典的Hash演算法，不過可惜的是它和SHA-1演算法都已經被破解，被業內認為其安全性不足以應用於商業場景，一般推薦至少是SHA2-256或者更安全的演算法。
哈希演算法在區塊鏈中得到廣泛使用，例如區塊中，後一個區塊均會包含前一個區塊的哈希值，並且以後一個區塊的內容+前一個區塊的哈希值共同計算後一個區塊的哈希值，保證了鏈的連續性和不可篡改性。
二、加解密演算法
加解密演算法是密碼學的核心技術，從設計理念上可以分為兩大基礎類型：對稱加密演算法與非對稱加密演算法。根據加解密過程中所使用的密鑰是否相同來加以區分，兩種模式適用於不同的需求，恰好形成互補關系，有時也可以組合使用，形成混合加密機制。
對稱加密演算法（symmetric cryptography,又稱公共密鑰加密，common-key cryptography），加解密的密鑰都是相同的，其優勢是計算效率高，加密強度高；其缺點是需要提前共享密鑰，容易泄露丟失密鑰。常見的演算法有DES、3DES、AES等。
非對稱加密演算法（asymmetric cryptography，又稱公鑰加密，public-key cryptography），與加解密的密鑰是不同的，其優勢是無需提前共享密鑰；其缺點在於計算效率低，只能加密篇幅較短的內容。常見的演算法有RSA、SM2、ElGamal和橢圓曲線系列演算法等。 對稱加密演算法，適用於大量數據的加解密過程；不能用於簽名場景：並且往往需要提前分發好密鑰。非對稱加密演算法一般適用於簽名場景或密鑰協商，但是不適於大量數據的加解密。
三、信息摘要和數字簽名
顧名思義，信息摘要是對信息內容進行Hash運算，獲取唯一的摘要值來替代原始完整的信息內容。信息摘要是Hash演算法最重要的一個用途。利用Hash函數的抗碰撞性特點，信息摘要可以解決內容未被篡改過的問題。
數字簽名與在紙質合同上簽名確認合同內容和證明身份類似，數字簽名基於非對稱加密，既可以用於證明某數字內容的完整性，同時又可以確認來源（或不可抵賴）。
我們對數字簽名有兩個特性要求，使其與我們對手寫簽名的預期一致。第一，只有你自己可以製作本人的簽名，但是任何看到它的人都可以驗證其有效性；第二，我們希望簽名只與某一特定文件有關，而不支持其他文件。這些都可以通過我們上面的非對稱加密演算法來實現數字簽名。
在實踐中，我們一般都是對信息的哈希值進行簽名，而不是對信息本身進行簽名，這是由非對稱加密演算法的效率所決定的。相對應於區塊鏈中，則是對哈希指針進行簽名，如果用這種方式，前面的是整個結構，而非僅僅哈希指針本身。
四 、零知識證明（Zero Knowledge proof）
零知識證明是指證明者在不向驗證者提供任何額外信息的前提下，使驗證者相信某個論斷是正確的。
零知識證明一般滿足三個條件：
1、 完整性（Complteness）：真實的證明可以讓驗證者成功驗證；
2、 可靠性（Soundness）：虛假的證明無法讓驗證者通過驗證；
3、 零知識（Zero-Knowledge）：如果得到證明，無法從證明過程中獲知證明信息之外的任何信息。
五、量子密碼學（Quantum cryptography）
隨著量子計算和量子通信的研究受到越來越多的關注，未來量子密碼學將對密碼學信息安全產生巨大沖擊。
量子計算的核心原理就是利用量子比特可以同時處於多個相干疊加態，理論上可以通過少量量子比特來表達大量信息，同時進行處理，大大提高計算速度。
這樣的話，目前的大量加密演算法，從理論上來說都是不可靠的，是可被破解的，那麼使得加密演算法不得不升級換代，否則就會被量子計算所攻破。
眾所周知，量子計算現在還僅停留在理論階段，距離大規模商用還有較遠的距離。不過新一代的加密演算法，都要考慮到這種情況存在的可能性。

5. 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

6. 哈希演算法是什麼呢

哈希演算法就是一種特殊的函數，不論輸入多長的一串字元，只要通過這個函數都可以得到一個固定長度的輸出值，這就好像身份證號碼一樣，永遠都是十八位而且全國唯一。哈希演算法的輸出值就叫做哈希值。

原理：

哈希演算法有三個特點，它們賦予了區塊鏈不可篡改、匿名等特性，並保證了整個區塊鏈體系的完整。

第一個特點是具有單向性。比如輸入一串數據，通過哈希演算法可以獲得一個哈希值，但是通過這個哈希值是沒有辦法反推回來得到輸入的那串數據的。這就是單向性，也正是基於這一點，區塊鏈才有效保護了我們信息的安全性。

哈希演算法的第二個特點是抗篡改能力，對於任意一個輸入，哪怕是很小的改動，其哈希值的變化也會非常大。

它的這個特性，在區塊與區塊的連接中就起到了關鍵性的作用。區塊鏈的每個區塊都會以上一個區塊的哈希值作為標示，除非有人能夠破解整條鏈上的所有哈希值，否則數據一旦記錄在鏈上，就不可能進行篡改。

哈希演算法的第三個特點就是抗碰撞能力。所謂碰撞，就是輸入兩個不同的數據，最後得到了一個相同的輸入。

就跟我們逛街時撞衫一樣，而坑碰撞就是大部分的輸入都能得到一個獨一無二的輸出。在區塊鏈的世界中，任何一筆交易或者賬戶的地址都是完全依託於哈希演算法生產的。這也就保證了交易或者賬戶地址在區塊鏈網路中的唯一性。

無論這筆轉賬轉了多少錢，轉給了多少個人，在區塊鏈這個大賬本中都是唯一的存在。它就像人體體內的白細胞，不僅區塊鏈的每個部分都離不開它，而且它還賦予了區塊鏈種種特點，保護著整個區塊鏈體系的安全。

7. 區塊鏈中的哈希值是什麼

哈希值是將任意長度的輸入字元串轉換為密碼並進行固定輸出的過程。哈希值不是一個「密碼」,我們不能通過解密哈希來檢索原始數據,它是一個單向的加密函數。

區塊鏈：

區塊鏈是一個信息技術領域的術語。從本質上講，它是一個共享資料庫，存儲於其中的數據或信息，具有「不可偽造」「全程留痕」「可以追溯」「公開透明」「集體維護」等特徵。基於這些特徵，區塊鏈技術奠定了堅實的「信任」基礎，創造了可靠的「合作」機制，具有廣闊的運用前景。2019年1月10日，國家互聯網信息辦公室發布《區塊鏈信息服務管理規定》 。

8. 區塊鏈中的哈希演算法

哈希演算法是區塊鏈中最重要的一個底層技術。是用來識別交易數據的一種方法，具有唯一性。加密哈希演算法是數據的「指紋」。

加密哈希演算法具有5大特徵：
1、能夠為任意類型的數據快速創建哈希值。
2、確定性。哈希演算法為相同的輸入數據總能產生相同的哈希值。
3、偽隨性。當輸入數據被改變時，哈希演算法返回的哈希值的變化是不可預測的。不可能根據輸入數據預測哈希值。
4、單向函數。不可能基於哈希值恢復原始輸入數據。單獨根據哈希值是不可能了解任何輸入數據的信息。
5、防碰撞。不同數據塊產生相同哈希值的機會很小。

9. 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。

10. 區塊鏈中哈希函數有什麼用

哈希函數，又叫散列函數、散列演算法，是一種從任何一種數據中創建小的數字「指紋」（也叫做摘要）的方法。什麼意思呢？就是說，你輸入任何長度、任何內容的數據，哈希函數輸出固定長度、固定格式的結果，這個結果類似於你輸入數據的指紋。只要輸入發生變化，那麼指紋一定會發生變化。不同的內容，通過哈希函數得到的指紋不一樣。這就是哈希函數。

在分布式賬本里，為了保證數據完整性，會採用哈希值進行校驗。如，一筆交易、一頁賬本（也就是區塊的概念），用了哈希之後生成摘要，意味著整個區塊交易信息無法進行篡改（即無法在篡改數據之後保持摘要不變）。

區塊鏈原始的定義或狹義的理解就是區塊+鏈的形式，這個鏈是通過哈希鏈接起來，每一個區塊可能都有很多交易，整個區塊又可以通過哈希函數產生摘要信息，然後規定每一個區塊都需要記錄上一個區塊的摘要信息，這樣一來所有區塊都可以連成一條鏈。

如果改了歷史中某一個區塊的數據，意味著這個區塊摘要值（即哈希值）會改變，那麼下一個區塊中記錄的上一個區塊的哈希也得做相應的修改，以此類推，也就是說如果要修改歷史記錄的話，要從那一個點開始往後所有記錄都要修改才能保證賬本的合法性，哈希函數就提高了賬本篡改的難度。

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