虾说区块链-音频-3-hash算法

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欢迎收听虾说区块链,现在区块链这个概念在互联网上相当火热,这里简单做一个普及,不涉及项目推广投资,单纯的对区块链相关基础知识概念作一个说明讲解。本人区块链技术爱好者,结合相关区块链资料总结整理了虾说区块链也是自己一个学习笔记,涉及相关内容如理解有误,也请及时指正。

hash算法

hash算法也称为散列函数算法,在区块链中应用的相当频繁,在说明hash算法之前先明确一个概念。

计算机在底层机器码是采用二进制的模式,所谓二进制简单来说就是底层以0/1来标识,所有数据传输记录都以010101的模式来存储记录,两种状态也可认为就是一个日常生活中的开关,1标识开,0标识关。那么计算机中最小的数据单位也就是这里说的0或者1,这里我们称为bit(比特或者位),8个bit组成一个字节。当然计算机中也有八进制、十六进制的表示,这里暂时不展开讨论。只明确底层一个二进制的概念。

Hash算法广泛应用于计算机信息科学领域中,也是十分基础的密码学相关知识。

Hash表,也称散列表,学过计算机数据结构的都比较清楚这个概念。Hash表是根据关键码值(key、value)而进行直接访问的数据结构。把关键码值映射到表中中一个位置来访问记录。加快查找速度。这个映射的函数称为hash函数,存放记录的数组叫散列表。

先来看一个转换:touhezijindeyu经过各种hash加密后得到的值:


 

MD5加密:

5f1a4fc86d69f850bdd9d972a9b51011

SHA256加密:

b71718959b8a7673e8593bd6a21dc81eb5279e89fd4edc32d648ece57ed7056d

SHA512加密:

0264b0a70c46e7a05ba6fff156ff51738e0d39038fa662575e0a6603412c8c7119dba6aa76d294338a0156ee22cd10d379f5848b1a45a6027fdc5c47b0366198

 

 

Hash算法能把任意长度的二进制值映射为固定长度的二进制值,一般来说前一个二进制值我们成为明文,后面通过映射后得到的固定二进制值成为密文或者成为hash值。一旦在明文做任何修改,密文hash值就会有较大出入。

良好的hash算法需要满足:

  1. 快速定向:输入明文后,hash函数能在有限的时间和资源下计算出hash值。

  2. 难以逆推:得到密文hash值后,在规定的时间内无法推导出明文(注意是规定时间内,这个理论上和实际还是有一些区别)。

  3. 明文修改异常:明文稍作修改,密文hash值会有较大出入。

  4. 避免冲突:不同明文,难以出现相同密文hash值。

Hash函数一个映像的关系组,那么理论上会出现,明文x不等于y,那么f(x)=f(y)的情况。避免出现不同明文出现相同hash值,这种称为抗碰撞性,也就是上文说到的解决冲突。

散列函数的值需要尽可能的平均,同时需要良好的处理冲突的方法,一般解决冲突的方法如下:

  1. 线性探查法:发生冲突后,线性向前去探索,找到一个附近的空位置。这种方法会导致出现堆积现象,那么在存取的时候,无法明确同义词,那么盲目探查序列,这种探查法比较线性,原理较为明了,但是整个执行效率就会受到较大影响。

  2. 双散列函数法:在位置冲突后,再次使用一次散列函数进行计算,使得探查序列跳跃式分布。

常用的构造散列函数的方法:

Hash函数分类:

  1. 加法hash:把输入的元素一个个加起来的到最终结果。

  2. 位运算hash:通过利用各种位运算,移位或者异或来混合输入元素。

  3. 乘法hash:利用乘法的不相关性。比如乘以一个固定或者不停变化的数。

  4. 除法hash:和乘法的不相关性类似,但是除法效率较慢,所以应用较少。

  5. 查表hash:CRC系列相关算法。

  6. 混合hash:通过混合上述5种方式。

    Hash算法应用:

  1. 校验文件:上述CRC校验和奇偶校验算法,防止数据篡改,MD5算法,目前听到的较多的一种校验文件完整性算法。

  2. 数字签名:由于非对称算法的运算速度,在常用数字签名协议中,单向的散列函数都是比较常用的,对于hash值,又会称为“数字摘要”进行数字签名。

  3. 挑战-认证模式:一般用于信道传输过程中,防止侦听破坏的一种方式。

Hash函数使用限制:

Hash函数中,不论输入的文件长度多少,输出结果都是一组固定长度的数字字符,结合加密方法的概念,hash算法是一个不可逆向的单项函数。文件有任意改动,即可检测出来。同时hash算法是一个无限大范围映射到一个有限小范围的模式,那么节省空间同时便于查找。当然不是所有都适合hash算法,总结以下几个限制:

  1. hash函数是大范围映射到小范围,故实际输入考虑和小范围相当或者更小,理论上尽量避免冲突。

  2. hash函数是单向不可逆。

 

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