Hash算法在区块链中如此重要，三分钟让小学生理解Hash算法

Posted 2021-04-12 小崔说科技

首先，Hash算法早于区块链已经存在无数年了，是密码学的重要算法。

Hash算法甚至早于计算机，早在公元前犹太人抄录的《圣经》中就可以看到Hash算法的应用。

一个小例子告诉你为啥用Hash算法

给你两个字符串：hello 和 world，请你比较两个字符串是否相同？

你的计算的步骤是不是这样：比较第1个字符：h != w

所以，这两个字符串不同。

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我再给你两个字符串：hello 和 hellp ，你怎么知道这两个字符串不一样？

计算步骤是不是这样：

1 h == h

2 e == e

3 l == l

4 l == l

5 o != p

所以，这两个字符串不同。

虽然有点儿啰嗦，循环5次，也可以忍受。我忍，我忍。。。

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我再给你两个字符串：

字符串1:hellohellohellohellohellohellohellohellohello......hellohello

字符串2:hellohellohellohellohellohellohellohellohello......hellohell0

注意：上面省略号部分我省略了1万个hello，你给我说说你的算法吧？

计算步骤是不是这样：

循环几万次{

比较每个字符是否相同；

}

如果全部相同，那么两个字符串就一样，否则就不同。

这样每次计算都要循环几万遍，性能太差了吧。

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开动脑筋啊！困难重重，困难重重。。。。

想到了。计算机中的字符其实是一个数字，所以能不能把字符串的字符转换为数字，然后通过加减乘除乘方开方等一系列算法(这个算法就是Hash算法)，把字符串转换为一个数字呢？

嗯嗯，是可以的。这样上面那个几万个长度的字符串，就得到了一个整数。

这样，比较两个字符串的时候，就可以比较这两个整数是否相等：整数1 == 整数2

哇！！！这样比较速度好快啊，原来循环好几万次，现在1次比较就得到结果了。

开动脑筋

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把这个事儿说的学术点：

1 Hash算法将 源数据通过一系列的计算生成一个整数的算法。

2 Hash算法力求原数据不同的情况下，计算出来的结果也不同。

3 Hash算法要求原数据相同的情况下，计算出来的结果必须相同。

4 Hash算法是一种加密算法。

5 Hash算法的主要目的是比较两个数据是否相同。

6 Hash算法是统称，并不是一个具体的公式，只要能满足前面5个条件，就属于Hash算法。

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让我们设计一个简单的Hash算法。

把每一位字符转换为数字，并根据所在位数乘以10的次方，然后计算各位数字的和。

hello ==> h(104) e(101) l(108) l(108) o(111)

104*10^4 + 101*10^3 + 108*10^2 + 108*10 + 111= 1152991

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hellp ==> h(104) e(101) l(108) l(108) p(112)

104*10^4+101*10^3+108*10^2+108*10+112= 1152992

通过比较 1152991 != 1152992 ，可以判断这两个字符串不同。

说明：这里采用的是ascii码

这里举的例子，有的朋友可能看不出Hash算法的价值，在这个例子里面明显看不出Hash算法的优势啊，感觉还不如循环速度快呢。

这里要解释一下应用场景：

如果两个字符串都很短，这个Hash算法体现不出优势。

但是如果字符串很长，循环起来非常耗时，这时候Hash算法就很快了。

而且Hash算法是可以优化的，不会像我设计的这个，只是傻傻各位求和。

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上面例子是字符串之间的比较，我们继续深入想想。

计算机中所有的数据都是数字。

无论是文字、图片、声音、视频、文件等等，根本都是存储的数字。

因此，计算机中存储的任何数据都可以进行Hash计算。

应用场景：

1 下载的文件有没有在下载过程中遭到破坏？计算一下，看看和官方的Hash值是否相同。如果留心一下可能会发现，很多软件下载链接边儿上，还有一个md5的值，现在知道这个值是干什么的了吧？

2 领导已经签章过的文件，是不允许修改的。这个叫做数字签章，国内多少家做数字签章的公司就靠一个Hash算法活的很滋润。

3 比特币的区块链要保证不可修改。每个区块都计算生成了一个唯一的数字，你动动数据试试？动完之后就没法跟那个唯一数字对应上了。

总之，只要是有加密的地方，就有Hash算法；没有加密的地方，很多也需要Hash算法。

Hash算法，无处不在