SHA-256、MD-5…… 哈希散列函數這些原理你懂了嗎？_SHA

作者：wagslane

譯者：火火醬

出品：區塊鏈大本營

本文對哈希函數進行簡要的介紹，旨在幫助讀者理解為什么要使用哈希函數，以及其基本工作原理。文中將省略具體證明和實現細節，而將重點放在高級原理上。

為什么要使用哈希函數

哈希函數被廣泛應用于互聯網的各個方面，主要用于安全存儲密碼、查找備份記錄、快速存儲和檢索數據等等。例如，Qvault使用哈希散列將主密碼擴展為私人加密密鑰。

用途列表清單詳見:?https://en.wikipedia.or/wiki/Hash_function#Uses

本文將重點介紹哈希函數的幾個重要特性，也可以說是其最重要的特性：

哈希函數確定性地加擾數據；

無論輸入是什么，哈希函數的輸出大小始終相同；

21Shares推出以太坊ETP SHETH和CETH:金色財經報道，歐洲加密ETP發行商21Shares推出新的以太坊交易所交易產品（ETP）21SharesShortEthereumETP（SHETH）和EthereumCoreETP（CETH）。其中SHETH為做空以太坊的產品，通過借入以太坊并賣出來獲得做空收益；CETH則是提供了低成本的以太坊投資敞口，費用為0.21%，CETH還可用于抵押貸款。[2022/9/21 7:11:36]

無法從加擾的數據中檢索原始數據；

確定性地加擾數據

首先，想象一個魔方。

我們從恢復魔方開始。如果我們隨機轉動魔方，到最后，魔方將會呈現和開始時完全不同的狀態。同樣，如果我們重新開始，重復完全相同的動作，那么我們會不斷得到完全相同的結果。盡管看起來結果可能是隨機產生的，但實質上并非如此。這就是“確定性”的意思。

CoinShares首席戰略官：PayPal明年可能推出自己的加密貨幣:在PayPal支持購買BTC等加密貨幣后，CoinShares首席戰略官MeltemDemirors表示，PayPal擁有的公司中有Venmo應用程序，這是一個擁有3億活躍用戶的數字錢包。其中大多數是千禧一代，而且Demirors堅信，他們很樂意使用比特幣。統計數據表明，全世界，尤其是在美國和英國，千禧一代是最喜歡使用加密貨幣作為投資選擇的年齡組，并且他們更喜歡加密資產而不是傳統金融系統的資產。此外，Meltem表示，接觸比特幣可能很快會促使PayPal推出自己的加密貨幣。如果在未來6到12個月內，看到PayPal推出自己的數字貨幣，類似于在許多支付公司看到的數字美元，我不會感到驚訝。（U.Today）[2020/10/22]

“確定性”在安全存儲密碼方面起著至關重要的作用。例如，假設我的密碼是“iLoveBitcoin”。

我可以使用哈希函數對其進行加擾：

iLoveBitcoin→“2f5sfsdfs5s1fsfsdf98ss4f84sfs6d5fs2d1fdf15”

動態 | V神針對“EOS節點內訌”，建議EOS采用Sharding:V神剛剛在推特轉發有關“EOS節點內訌”：7個節點被同一中國節點控制的文章，并稱：老實說，我認為EOS應該采用分片（Sharding：指為一種進行區塊鏈擴容的分片技術），并將每個區塊生成器分配給一個隨機分片，這樣兩個共享基礎設施的驗證器就不會有什么好處，因為它們要驗證不同的數據，也會增加他們的TPS。[2019/11/29]

現在，如果有人看到這個加擾后的版本，他們也不會知道我的原始密碼！這一點非常重要，因為這意味著，作為一名網站開發人員，我只需存儲用戶密碼的哈希散列(加擾數據)，即可對其進行驗證。

當用戶進行注冊時，我對密碼進行哈希散列處理，并將其存儲在數據庫中。當用戶登錄時，我只需再次對輸入的內容進行哈希散列處理，并比較兩個哈希值。由于特定的輸入始終會輸出相同的哈希值，所以該方法每次都可以成功驗證密碼。

如果網站以純文本格式存儲密碼的話，則會出現巨大的安全漏洞。如果有人入侵該網站，那么他將會能獲取所有的電子郵件和密碼，并可以嘗試在其他網站上使用這些信息進行登錄。

聲音 | ShapeShift首席執行官：貨幣的正確設計是基于科學和自然:ShapeShift首席執行官Erik Voorhees近日發推表示，美元法定貨幣上印有“我們相信上帝（In God We Trust）”的字樣。其他任何科學儀器或測量儀器都沒有這樣的銘文。水銀溫度計不需要這樣的吸引力。貨幣的正確設計不是基于信仰，而是基于科學和自然。黃金是這樣，比特幣也是這樣。[2019/10/11]

無論輸入是什么，輸出大小始終相同

如果對單個單詞進行哈希，則輸出將是特定的大小(對于特定的哈希函數SHA-256來說，其大小是256bits)。如果對一本書進行哈希，其輸出也將是相同的大小。

這是其另一個重要特性，因為這可以節省我們的計算時間。典型的例子是在數據映射中使用哈希散列作為鍵。數據映射是計算機科學中用來存儲數據的簡單結構。

聲音 | CoinShares首席戰略官：BTC崩潰是機構“去杠桿化”的結果:據Newbtc消息，針對近日BTC崩潰，Coinshares首席戰略官的Meltem Demirors表示，加密市場中近幾個月來的穩定性（缺乏波動）以及一系列事件可能是引起BTC崩潰的原因。而機構和加密友好型對沖基金“去杠桿化”可能是這一系列事件中最值得注意的。同時，Demirors補充說，即將到來的BCH分叉可能催生了市場中不穩定的行動（拋售）。[2018/11/15]

當程序在映射中存儲數據時，會向映射提供鍵和值。當程序想要訪問該值時，它可以向映射提供適當的鍵并接收相應的值。數據映射的優勢在于它們可以立即找到數據。該鍵被用作計算機能夠立即找到的地址，這樣一來，就不必花費數小時在數百萬條記錄中進行搜索了。

因為鍵就像地址一樣，不能太大。如果想將書籍存儲在數據映射中，則可以對書籍的內容進行哈希散列處理，并使用哈希值作為鍵。作為一名程序員，我可以輕而易舉地使用哈希散列來查找該書的內容，而不必按標題、作者等對數千條記錄進行排序。

其工作原理是怎樣的呢？

這部分是本文的難點，我會盡量將其簡化，省略實際的實現細節，重點介紹計算機在使用哈希散列處理數據時工作原理的基本概念。

下面讓我們來看一下我為此專門編寫的一個算法——LANEHASH：

我們從要進行哈希散列的數據開始

我把字母和數字轉換成1和0(計算機中的所有數據都以1和0的形式進行存儲，不同的1和0的組合代表了不同的字母)

此時，我們通過各種預設的步驟對數據進行轉換。步驟內容可以是任意的，但重要的是，每次使用LANEHASH時，我們都需要遵循相同的步驟，以便我們的算法具有確定性。我們將前4位從左側移到右側：

每隔1位進行間隔：

我們把這兩部分轉換為以十進制的數字。十進制是我們在學校中學過的“正常的”數字系統。(所有的二進制數據實際上都是數字，你可以在其他網站上在線查詢如何將二進制轉換為十進制數字)

我們將這兩個數字相乘：

然后對該數進行平方：

再將該數字轉換回二進制：

從右側切掉9bits后正好得到16bits:

然后將該二進制數據轉換回英語：

如上所示，如果輸入相同，那么最后終將會得到相同的輸出結果。但是，如果改變任何一個字母，最終的結果也將發生巨大變化。

免責聲明：

在我將英語轉換成二進制，并將二進制轉換成英語的步驟中，并沒有遵循任何模式。有許多不同的方法可以將二進制數據轉換成英語并轉換回去，我只是不想在本文中展開討論這個問題。感興趣的話，你可以通過以下鏈接進行了解：

https://en.wikipedia.org/wiki/ASCII

https://en.wikipedia.org/wiki/Unicode原文：https://hackernoon.com/a-very-basic-intro-to-hash-functions-sha-256-md-5-etc-21wp24jk

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