比特幣和區塊鏈的基石：哈希函數_比特幣

之前我們介紹過比特幣誕生的偶然性和必然性，比特幣是歷史上第一次成功的個人依靠技術手段發行貨幣。若想要這個貨幣能夠順利流通起來，“中本聰”有很多事情要做。他必須讓人們相信，這個電子現金系統的賬本不是由他“中本聰”，也不是任何人能夠控制和篡改的。為達到這樣的自證清白的效果，他必須引用一種強大的驗證機制，可以讓任何人快速地發現數據被篡改，讓壞人無處遁形。這種數據防篡改的技術基石正是哈希函數。

橋水基金創始人：比特幣是一種替代貨幣:金色財經報道，橋水基金創始人Ray Dalio 在 Lex Fridman 播客上表示，比特幣是一種替代貨幣。我們正在進入一個貨幣競爭的時代。[2021/12/27 8:05:52]

哈希函數的最基礎作用是保證數據的一致性。試想，Alice在經過了一晚上的努力之后終于編寫出一個非常重要的文件，她第二天要利用這個文件做很多關鍵的操作。那么，她如何保證這個文件沒有被篡改呢？她的主機很可能被黑客或其他人侵入，如果文件直接保存在主機上，很可能的結果是文件被篡改了，如果這個文件是一個發放工資單的列表，黑客很可能會加入一些原本不存在的名字而使Alice上當受騙。

數據：9月比特幣礦工收入較8月下降11%:根據CoinMetrics數據，9月比特幣礦工收入估計為3.28億美元，較8月下降11％，收入估算假設礦工立即出售其挖礦所得比特幣。與此同時，比特幣9月份整體行情向下，收跌8％，而7月和8月則上漲了25％以上。[2020/10/4]

動態 | 多位專家表示比特幣日內飆升或另有原因:據新浪區塊鏈報道，多位專家表示，有關監管機構周末批準比特幣ETF的 “愚人節新聞”并不是比特幣復蘇的原因。Bitwise首席執行官霍斯利表示，最可能的解釋是路透社所報道的一位私人買家在短期內購買價值超過1億美元的比特幣。鑒于比特幣的每日交易量較小，該訂單足以產生這種影響。BKCM的創始人兼首席執行官，布瑞安-凱利（Brian Kelly）表示，比特幣可能達到關鍵技術水平。凱利注意到一個關鍵的4200美元價格水平引發止損交易。在比特幣和其他資產中，交易者通常會設定一定的水平，以便能夠及時自動彌補其空頭頭寸。根據凱利的說法，這也可能表明基本面正在改善，而比特幣已經耗盡了賣家。而Arca Funds首席信息官杰夫-多爾曼（Jeff Dorman）表示，即使通過交易算法進行買盤引起了反彈，但是如果投資者急于出售，這種情況也會迅速逆轉。相反，這次反彈將比特幣推升至11月以來的最高水平。他說，這種特殊的反彈是由于買家和賣家“簡單”的不平衡造成的。[2019/4/3]

我們還是先來說說哈希函數的特性，哈希函數可以歸納為公式：Y=H(x)。這里面的H函數有個特點，對于不同的輸入x，它都可以產生一個固定長度的Y，也就是哈希值。事情好像在朝著我們的預期發展，由于Y的長度是固定的，那么也可以認為Y的取值范圍是有限的，而x的長度是不固定的，那么x的取值范圍是無限的，這勢必會導致一個結果，出現一個x和x’，x!=x'，但H(x)=H(x')。這就是所謂的碰撞！

回到前面的話題，如果黑客篡改了文件，并利用碰撞找到一個辦法使新文件的哈希值與舊文件相同，他就作惡成功了！當然，這是不可能的，如果真的發生了我們描述的畫面，那么比特幣早已經胎死腹中了！事實上，哈希函數是防碰撞的，當然這個防碰撞是有一定前提的。像MD4、MD5、SHA1這樣的哈希函數已經被我國密碼學家、中科院院士王小云帶領她的團隊破解了。比特幣使用的是SHA2里面的sha256哈希函數，也就是說這個哈希值的取值范圍是2的256次冪，在這樣的取值范圍之內想要達到一次碰撞只是理論上的可能，站在這個角度上說比特幣的哈希函數是防碰撞的。

有了哈希函數的防碰撞特性，當一個數據被修改后，可以立即通過哈希值驗證出來，而比特幣的基礎數據結構默克爾樹，以及時序的區塊鏈式結構都是基于哈希函數構造的，這樣的兩個結構可以保證區塊鏈發生的每個交易都不可篡改，一旦篡改會立刻被驗證出來，并被其他節點所拋棄。

關于哈希函數的知識點尚未介紹完，我們將在下一篇再展開討論。歡迎大家留言，評論。

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