對(duì)比特幣感興趣的人或多或少應(yīng)該都聽(tīng)說(shuō)過(guò)“加密哈希函數(shù)（cryptographic hash function）”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。但是它究竟是什么意思，與加密貨幣又有什么聯(lián)系？

哈希函數(shù)不僅是比特幣協(xié)議的重要部分，還是也是整個(gè)信息安全的重要部分。

我們將在下文中通過(guò)一些簡(jiǎn)單的例子來(lái)展示哈希函數(shù)的工作原理。

什么是哈希函數(shù)？

從理論上講，哈希函數(shù)就是一種數(shù)學(xué)流程，將任意大小的輸入數(shù)據(jù)放入該流程，然后返回固定大小的輸出數(shù)據(jù)。

更具體地講就是，提取任意長(zhǎng)度的字母序列作為輸入——我們將其稱為string——然后返回一個(gè)固定長(zhǎng)度的字母序列。無(wú)論這個(gè)輸入string是一個(gè)單一的字母，單詞，句子還是整部小說(shuō)，而輸出的長(zhǎng)度——叫做摘要（digest）——永遠(yuǎn)都是相同的。

這種類型的哈希函數(shù)的常見(jiàn)用例就是存儲(chǔ)密碼。

當(dāng)你使用任何一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)創(chuàng)建一種需要密碼的用戶賬戶時(shí)。這種密碼都是通過(guò)哈希函數(shù)運(yùn)行的，存儲(chǔ)的就是該密碼信息的哈希摘要。當(dāng)你輸入密碼來(lái)登錄賬號(hào)時(shí)，然后相同的哈希函數(shù)就會(huì)去運(yùn)行你輸入的密碼，然后服務(wù)器就會(huì)檢查其結(jié)果是否與存儲(chǔ)的摘要相匹配。

這就意味著即使黑客能夠訪問(wèn)用于存儲(chǔ)哈希的數(shù)據(jù)庫(kù)，他們也不可能立即破壞所有用戶賬戶，因?yàn)闊o(wú)法輕易找到生成某一特定哈希的密碼。

Python簡(jiǎn)單哈希函數(shù)

你可以使用Python（Mac和Linux操作系統(tǒng)在默認(rèn)情況下安裝的編程語(yǔ)言）來(lái)實(shí)驗(yàn)哈希值。（本教程假設(shè)使用了某種版本的OSX或者Linux系統(tǒng)，因?yàn)閃indows使用Python會(huì)更加復(fù)雜）

首先，打開終端，輸入python并點(diǎn)擊Enter。

然后你將進(jìn)入Python REPL，在這種環(huán)境下，你可以直接試用Python命令，而不是在單獨(dú)的文件中編寫程序。

然后輸入以下數(shù)值，在每行之后敲擊Enter，并在標(biāo)記處輸入TAB：

import hashlib

def hash（mystring）：

［TAB］ hash_object = hashlib.md5（mystring.encode（））

［TAB］ print（hash_object.hexdigest（））

［ENTER］

這樣你就創(chuàng)建了一個(gè)函數(shù)——hash（），該函數(shù)將計(jì)算出某一特定的使用MD5哈希算法的字符串的哈希值。將字符串插入上述的括號(hào)（）中便可運(yùn)行該函數(shù)。例如：

hash（“CoinDesk rocks”）

按下Enter并查看該字符串的哈希摘要。

你將看到在同一字符串上調(diào)用該哈希函數(shù)將會(huì)總是生成相同的哈希，但添加或改變其中的某一個(gè)字符將會(huì)生成一種完全不同的哈希值：

比特幣哈希函數(shù)

在比特幣協(xié)議中，哈希函數(shù)是區(qū)塊哈希算法的一部分，區(qū)塊哈希算法可以用來(lái)通過(guò)挖礦流程將新的交易編寫到區(qū)塊鏈中。

在比特幣挖礦過(guò)程中，函數(shù)的輸入都是來(lái)自于最近的尚未確認(rèn)的交易（以及一些與前一個(gè)區(qū)塊相關(guān)的時(shí)間戳和引用一些額外輸入）

在以上代碼示例中，我們已經(jīng)看到改變哈希函數(shù)中的一小部分會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生一種完全不同的輸出。這個(gè)屬性與挖礦過(guò)程中的“工作量證明（POW）”算法至關(guān)重要：為了成功“解決”一個(gè)區(qū)塊，礦工需要以這種方式將所有輸入與他們自己的輸入數(shù)據(jù)結(jié)合，由此產(chǎn)生的哈希將以某些0開頭。

作為一種基礎(chǔ)的演示，我們可以通過(guò)在“CoinDesk rocks！”后面手動(dòng)添加嘗試感嘆號(hào)（?。?，以此嘗試使用我們的Python哈希函數(shù)來(lái)進(jìn)行“挖礦”，知道我們找到以單個(gè)0開頭的哈希。

當(dāng)然，為比特幣區(qū)塊解決哈?！帉懺撐臅r(shí)，必須以18個(gè)0開頭——需要一個(gè)非常大的計(jì)算量（比特幣網(wǎng)絡(luò)的所有計(jì)算機(jī)處理能力結(jié)合在一起仍舊需要接近10分鐘才能解決一個(gè)區(qū)塊）。

需要大量的處理能力就意味著新比特幣的挖掘需要一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程才能完成，而無(wú)法一次性將所有的比特幣全部挖出。

為了能夠從挖礦中賺取比特幣，你需要投入大量的工作來(lái)解決區(qū)塊——通過(guò)獲得這種獎(jiǎng)勵(lì)，你將所有的新交易鎖入?yún)^(qū)塊中，也就是添加到之前所有交易的永久性記錄中：區(qū)塊鏈。