浅谈哈希算法及其在网络数据和区块链中的作用

当我们谈论区块链时，常会听到一些相关术语，如哈希、哈希值和哈希算法。许多人误以为哈希就是区块链的安全保障，但实际上，哈希并非加密算法。准确地说，哈希是一种单向密码体制，这意味着它是从明文到密文的一个不可逆的映射，仅有加密过程而无解密过程。下面让我们深入了解什么是哈希算法。

哈希又称散列，是一种数学计算机程序，能够接受任意长度的信息作为输入，并通过特定的哈希算法将其转换成固定长度的输出，通常表现为字母和数字的组合。这种输出被称为“哈希值”。总的来说，哈希算法可被视为一种消息摘要算法，它能够将消息或数据压缩成较小且具有固定格式的形式。尽管哈希算法具有一定的不可逆特性，但它仅是加密算法的一部分，完整的加密机制不能仅依赖于哈希算法。

目前常见的哈希算法有国际上的Message Digest (MD)系列、Secure Hash Algorithm (SHA)系列，以及国内的SM3算法。其中，SHA 256是SHA系列算法之一，是由美国国安局设计、美国国家标准与技术研究院发布的哈希算法。由于其摘要长度为256位，因此称为SHA 256。SHA 256是保护数字信息安全的最安全方法之一。

例如，“hello blockchain world, this is yeasy@GitHub”的SHA-256 Hash值为“db8305d71a9f2f90a3e118a9b49a4c381d2b80cf7bcef81930f30ab1832a3c90”。对于某个文件，无需查看原始内容，只需计算其SHA-256 Hash值，若结果相同，则表明该文件内容极大概率相同。

虽然哈希算法看起来深奥复杂，但在日常生活中却与我们密切相关。举个例子，以前我们在传输信息时，由于信道不安全，可能出现信息错乱的情况。此时，接收方如何高效地判断信息的一致性呢？反复发送和确认无疑是一种低效的方式。借助哈希算法，这个问题迎刃而解。发送方在发送信息时，会对原文进行哈希运算，并将计算出的哈希值附加在文本之后用于校验。接收方在收到信息后，也会对原文进行哈希运算，通过比较两个哈希值来判断信息的一致性。

此外，哈希算法也是区块链中最常用的算法之一，广泛应用于构建区块和确认交易的完整性。以比特币为例，通过哈希算法将交易生成数据摘要，当前区块包含了上一个区块的哈希值，下一个区块又包含了当前区块的哈希值，如此一环扣一环，形成了一个不可逆向篡改的链表。

哈希算法不仅可以迅速比对内容，还常用于基于内容的编址或命名算法中。一个好的哈希算法应该满足以下特点：

正向快速：给定原文和哈希算法，在有限时间和资源内能计算得到哈希值；

逆向困难：给定哈希值，在有限时间内无法(基本上不可能)逆推出原文，这是哈希安全性的重要基础；

输入敏感：原始输入信息发生任何改变，新产生的哈希值都应显著变化；

避免碰撞：很难找到两段内容不同的明文，使它们的哈希值一致(即发生碰撞)。

综上所述，哈希算法因其能够快速验证并防止数据或交易在传递过程中被篡改，在网络数据和区块链技术应用中起着至关重要的作用，同时也是理解区块链为何具备安全可信特性的关键因素之一。