哈希算法的定义及计算方法简介

我们在谈到区块链时经常听到哈希、哈希值、哈希算法等词语。许多人认为哈希是区块链的安全保障，但严格来说，哈希不是一种加密算法。哈希实际上是一种单向密码体制，即从明文到密文的不可逆映射，只有加密过程，没有解密过程。在讨论哈希算法之前，我们先了解一下什么是哈希。

哈希，又称作“散列”，是一种数学计算机程序。它接收任意长度的输入信息，并通过哈希算法将其转换为固定长度的数据指纹，就是所谓的“哈希值”，通常由字母和数字组成。总体来说，哈希算法可以看作是一种消息摘要算法，可以将消息或数据压缩成较小且具有固定格式的形式。由于哈希算法的单向运算具有一定的不可逆性，因此哈希算法成为加密算法的组成部分之一，但完整的加密机制不能仅依赖哈希算法。

哈希的不可逆性可以简单理解为类似于1+4=5和2+3=5的关系。即使知道结果是5，仍无法得出输入的是什么数字。

常见的哈希算法包括国际上的MessageDigest（MD）系列、SecureHashAlgorithm（SHA）系列算法，以及国内的SM3算法。其中，SHA256是SHA系列算法之一。它是美国国家安全局设计、美国国家标准与技术研究院发布的一套哈希算法，摘要长度为256位。SHA256也是保护数字信息的最安全方法之一。

举个例子，对于字符串“helloblockchainworld,thisisyeasy@github”，经过SHA-256哈希运算，得到的结果是“db8305d71a9f2f90a3e118a9b49a4c381d2b80cf7bcef81930f30ab1832a3c90”。对于某个文件，无需查看原始内容，只要两个文件的SHA-256哈希值相同，就说明两个文件内容很大概率上是相同的。

那么哈希算法有什么作用呢？看起来复杂的数学函数，实际上与我们的生活息息相关。例如，在早期的信息传输中，由于信道不安全可能会出现信息错乱。接收方如何判断信息的一致性，反复传输和确认的方式效率非常低下。如果利用哈希算法，则可以很好地解决这个问题。当A发送信息时，可以对原文进行哈希运算，并将计算得到的哈希值附在文本后面用于校验。当B收到信息后，同样对原文进行哈希运算，通过比较哈希值来判断传输和接收的信息是否一致。

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。例如在比特币中，使用哈希算法为交易生成数据摘要。当前区块包含上一个区块的哈希值，后一个区块又包含当前区块的哈希值，从而形成一个不可逆向篡改的链表。

哈希算法具有以下特征：快速计算原文的哈希值；无法逆推出原文；输入信息发生改变时，哈希值会发生很大变化；很难找到两段内容不同的明文，使得它们的哈希值一致（即发生碰撞）。因此，哈希算法除了可以快速验证内容，还可以用于基于内容的编址或命名算法。一个优秀的哈希算法应当满足以上特征。

可以看出，哈希算法由于其快速验证和防止数据或交易在传递过程中被篡改的能力，在网络数据和区块链技术应用中具有重要作用。同时，也是理解为何区块链具备安全可信特征的重要因素之一。

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