哈希函数的作用

哈希函数（hash function）接收任意输入（一个单词、一个文件、一整个区块的交易），输出一段长度固定的简短结果，称为哈希值或摘要（digest）。Bitcoin 使用的 SHA-256 总是输出 256 位，通常写成 64 个十六进制字符，无论输入是一个字母还是一整部电影。

关键的几条性质

• 确定性：相同的输入总是得到相同的哈希，在任何计算机上都一样。
• 计算快：对一个大文件做哈希，只需不到一秒。
• 单向性：仅凭一个哈希值，除了猜，没有任何切实可行的办法找到能生成它的输入。
• 雪崩效应：输入改动一个字符，输出大约一半的位都会改变，因此相似的输入会得到毫不相关的哈希。

还有一条性质叫抗碰撞性（collision resistance），指的是没有人能找到哈希相同的两个不同输入。碰撞必然存在，因为可能的输入比可能的输出多，但对于设计良好的哈希函数，找到一个碰撞所需的算力，比世上现有的全部算力还多。

你在加密领域里会在哪里遇到哈希

• 每个区块都记录着前一个区块的哈希，因此旧的历史一旦被篡改，就会留下痕迹。
• 默克尔树（Merkle tree）把一个区块中的每一笔交易逐层哈希，最终归结为一个根哈希，这样无需下载整个区块，就能证明某笔交易在这个区块里。
• 工作量证明（Proof of Work）的矿工要寻找一个低于目标数值的区块哈希，而这只能靠一个输入接一个输入地去试。
• Ethereum 地址是从公钥的 Keccak-256 哈希中截取出来的。

哈希在哪里不再保护你

哈希能证明数据自被哈希以来没有改动过。它不能说明这些数据一开始是否正确。而且，单向性只有在输入难以猜中时才成立。对一个四位数的 PIN 码做哈希，任何人都能把全部 10,000 个可能的 PIN 码逐一哈希并比对，从而把它反推出来。密码，以及人们自己编的助记词，失败的原因也一样：保护来自可能输入的数量，而不是来自哈希本身。

哈希是文件上的封印，而不是对文件内容的裁决。