【蝦說區塊鏈】什麼是hash算法？什麼是好的hash算法？

歡迎收聽「蝦說區塊鏈」。如今區塊鏈這個概念在互聯網上至關火熱，這裏簡單作一個普及，不涉及項目推廣投資，單純地對區塊鏈相關基礎知識概念做一個說明講解。本人區塊鏈技術愛好者，結合相關區塊鏈資料總結整理了「蝦說區塊鏈」，也是本身一個學習筆記，涉及相關內容如理解有誤，也請及時指正。

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hash算法

hash算法也稱爲散列函數算法，在區塊鏈中應用的至關頻繁，在說明hash算法以前先明確一個概念。

計算機在底層機器碼是採用二進制的模式，所謂二進制簡單來講就是底層以0/1來標識，全部數據傳輸記錄都以010101的模式來存儲記錄，兩種狀態也可認爲就是一個平常生活中的開關，1標識開，0標識關。那麼計算機中最小的數據單位也就是這裏說的0或者1，這裏咱們稱爲bit（比特或者位），8個bit組成一個字節。固然計算機中也有八進制、十六進制的表示，這裏暫時不展開討論。只明確底層一個二進制的概念。

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hash算法應用

Hash算法普遍應用於計算機信息科學領域中，也是十分基礎的密碼學相關知識。

Hash表，也稱散列表，學過計算機數據結構的都比較清楚這個概念。Hash表是根據關鍵碼值（key、value）而進行直接訪問的數據結構，把關鍵碼值映射到表中中一個位置來訪問記錄，加快查找速度，這個映射的函數稱爲hash函數，存放記錄的數組叫散列表。

先來看一個轉換：touhezijindeyu通過各類hash加密後獲得的值：

MD5加密：

5f1a4fc86d69f850bdd9d972a9b51011

SHA256加密：

b71718959b8a7673e8593bd6a21dc81eb5279e89fd4edc32d648ece57ed7056d

SHA512加密：

0264b0a70c46e7a05ba6fff156ff51738e0d39038fa662575e0a6603412c8c7119dba6aa76d294338a0156ee22cd10d379f5848b1a45a6027fdc5c47b0366198

Hash算法能把任意長度的二進制值映射爲固定長度的二進制值，通常來講前一個二進制值咱們成爲明文，後面經過映射後獲得的固定二進制值成爲密文或者成爲hash值。一旦在明文作任何修改，密文hash值就會有較大出入。

良好的hash算法須要知足：

1)快速定向：輸入明文後，hash函數能在有限的時間和資源下計算出hash值。

2)難以逆推：獲得密文hash值後，在規定的時間內沒法推導出明文（注意是規定時間內，這個理論上和實際仍是有一些區別）。

3)明文修改異常：明文稍做修改，密文hash值會有較大出入。

4)避免衝突：不一樣明文，難以出現相同密文hash值。

Hash函數一個映像的關係組，那麼理論上會出現，明文x不等於y，那麼f（x）=f（y）的狀況。避免出現不一樣明文出現相同hash值，這種稱爲抗碰撞性，也就是上文說到的解決衝突。

散列函數的值須要儘量的平均，同時須要良好的處理衝突的方法，通常解決衝突的方法以下：

1)線性探查法：發生衝突後，線性向前去探索，找到一個附近的空位置。這種方法會致使出現堆積現象，那麼在存取的時候，沒法明確同義詞，那麼盲目探查序列，這種探查法比較線性，原理較爲明瞭，可是整個執行效率就會受到較大影響。

2)雙散列函數法：在位置衝突後，再次使用一次散列函數進行計算，使得探查序列跳躍式分佈。

經常使用的構造散列函數的方法：

1)直接尋址法：直接取key或者key的某個線性函數值爲散列地址，那麼H（key）=key或者H（key）=a*key+b，a、b爲參數。

2)數字分析法：分析一組數據，發現有衝突可能，那麼假設衝突後的數字來構成散列地址，這種方式事先找出數字的規律，而後儘量利用數據來構造衝突概率低的散列地址。

3)平方取中法：取keyword平方後的中間幾位做爲散列地址。

4)摺疊法：keyword切割，分紅位數相同的幾組，固然最後一組可不一樣，而後這幾組的疊加和做爲散列地址。

5）隨機數法：選擇一組隨機函數，取keyword得隨機值做爲散列地址。

6）除留餘數法：取keyword，而後被某個不大於散列列表表長m的數除後獲得餘數爲散列地址。公式：H(key) = key MOD p, p<=m。不只可以對keyword直接取模，也可在摺疊、平方取中等運算以後取模。

Hash函數分類：

1）加法hash：把輸入的元素一個個加起來的到最終結果。

2）位運算hash：經過利用各類位運算，移位或者異或來混合輸入元素。

3）乘法hash：利用乘法的不相關性。好比乘以一個固定或者不停變化的數。

4）除法hash：和乘法的不相關性相似，可是除法效率較慢，因此應用較少。

5）查表hash：CRC系列相關算法。

6）混合hash：經過混合上述5種方式。

Hash算法應用：

1）校驗文件：上述CRC校驗和奇偶校驗算法，防止數據篡改，MD5算法，目前聽到的較多的一種校驗文件完整性算法。

2）數字簽名：因爲非對稱算法的運算速度，在經常使用數字簽名協議中，單向的散列函數都是比較經常使用的，對於hash值，又會稱爲「數字摘要」進行數字簽名。

3）挑戰-認證模式：通常用於信道傳輸過程當中，防止偵聽破壞的一種方式。

Hash函數使用限制：

Hash函數中，不論輸入的文件長度多少，輸出結果都是一組固定長度的數字字符，結合加密方法的概念，hash算法是一個不可逆向的單項函數。文件有任意改動，便可檢測出來。同時hash算法是一個無限大範圍映射到一個有限小範圍的模式，那麼節省空間同時便於查找。

固然不是全部都適合hash算法，總結如下幾個限制：

1）hash函數是大範圍映射到小範圍，故實際輸入考慮和小範圍至關或者更小，理論上儘可能避免衝突。

2）hash函數是單向不可逆。

（音頻內容來源：「投河自盡的魚」）

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