當(dāng)新人在學(xué)區(qū)塊鏈技術(shù)的時(shí)候，都會(huì)聽(tīng)到哈希和哈希算法，這似乎是無(wú)處不在的安全性保證。例如比特幣或者以太坊這種運(yùn)行去中心化網(wǎng)絡(luò)和共識(shí)的機(jī)器，都會(huì)有上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)P2P連接，并且需要“無(wú)需可信”和可驗(yàn)證的效率。這些系統(tǒng)需要將信息寫(xiě)入緊湊的格式，從而通過(guò)參與者進(jìn)行保證安全和快速驗(yàn)證。

比特幣和以太坊主要的primitive是區(qū)塊的notion，這是包含轉(zhuǎn)賬信息，時(shí)間戳和其他重要數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。他們安全性的重要部件，就是能夠壓縮網(wǎng)絡(luò)全部的狀態(tài)信息，變成很短，并且標(biāo)準(zhǔn)的信息，在需要的時(shí)候可以進(jìn)行有效驗(yàn)證，這就被稱(chēng)之為哈希。

到處都會(huì)使用加密哈希，從密碼存儲(chǔ)到文件驗(yàn)證系統(tǒng)。使用確定性算法的基本原理，就是使用一個(gè)輸入，并且每次都產(chǎn)生一個(gè)固定長(zhǎng)度的字符串。也就是說(shuō)，使用同樣的輸入總是會(huì)導(dǎo)致同樣的輸出。

確定性不僅對(duì)哈希很重要，而且可以改變輸入的單個(gè)字符會(huì)產(chǎn)生完全不同的哈希。

哈希算法的問(wèn)題是碰撞（collisions）的必然性。哈希是固定的字符串，意味著對(duì)于每個(gè)輸入，不同的輸入都會(huì)產(chǎn)生同樣的輸出。碰撞（collisions）是不好的。這意味著如果有攻擊者能夠根據(jù)需求創(chuàng)建這種collisions，那么他就可以讓欺詐文件或者數(shù)據(jù)看起來(lái)像正確的，合適的哈希，并且冒充合法。優(yōu)質(zhì)哈希功能的目標(biāo)是讓攻擊者很難找到，獲得輸入數(shù)據(jù)的方法。

計(jì)算哈希不應(yīng)該太簡(jiǎn)單，因?yàn)檫@會(huì)讓對(duì)于攻擊者來(lái)說(shuō)，計(jì)算collisions也變得很容易。哈希算法需要對(duì)“預(yù)攻擊”有抵抗性。也就是說(shuō)，給定哈希，應(yīng)該很難計(jì)算追溯確定性的步驟來(lái)重新產(chǎn)生由哈希創(chuàng)建的數(shù)值。

Given s＝ hash（x）， finding x should be near impossible．

概括來(lái)看，“好的”哈希算法會(huì)有以下3種特性：

－在輸入中改變一個(gè)字符，應(yīng)該會(huì)創(chuàng)建雪崩效應(yīng)，從而導(dǎo)致完全不同的哈希

－很低的概率會(huì)產(chǎn)生collisions

－提高效率，但是不會(huì)犧牲c(diǎn)ollision的對(duì)抗性

破散哈希

其中一個(gè)初始哈希算法標(biāo)準(zhǔn)是MD5哈希，這是被廣泛用來(lái)進(jìn)行文件整合驗(yàn)證，而且存儲(chǔ)哈希密碼在網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)功能非常簡(jiǎn)單，因?yàn)檩敵鍪枪潭ǖ模?28個(gè)字符串對(duì)于每個(gè)輸入，并且使用幾輪微不足道的單向運(yùn)算來(lái)計(jì)算其確定性輸出。它的輸出長(zhǎng)度短，操作簡(jiǎn)單，使得MD5徹底易碎，被稱(chēng)為生日攻擊。

“生日攻擊”是什么？

我們?cè)?jīng)聽(tīng)過(guò)，如果你把23個(gè)人放在一個(gè)房間，就會(huì)有50％的概率，其中的2人會(huì)有同樣的生日？將這個(gè)數(shù)字提升到70人在一個(gè)房間，就會(huì)有99．9％的概率。這就是我們所說(shuō)的鴿巢原理，也就說(shuō)如果把100個(gè)各自放到99個(gè)箱子，你就必須在1個(gè)盒子里面放2個(gè)鴿子。換句話(huà)說(shuō)，固定的輸出意味著collisions 可能會(huì)找到固定的排序。

其實(shí)，MD5對(duì)于collision的抵抗是很脆弱的，家庭使用的2．4GHz處理器就可以在幾秒鐘算出哈希collision。而且，對(duì)于現(xiàn)在網(wǎng)頁(yè)的早期使用，還可以在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建很多MD5的預(yù)圖形，如果搜索哈希，就可以在谷歌上很容易找到。

哈希算法的多樣化和革新

開(kāi)始：SHA1 ＆SHA2

NAS被稱(chēng)為哈希算法標(biāo)準(zhǔn)的先驅(qū)，最初的想法是安全哈希算法或者SHA1，創(chuàng)建了160固定長(zhǎng)度的輸出。不幸地是，SHA1通過(guò)增加了輸出長(zhǎng)度，單向操作的數(shù)量，還有單向操作的復(fù)雜性，從而形成了MD5算法，但是這不會(huì)提供任何基礎(chǔ)的提升，來(lái)對(duì)抗更有力量的機(jī)器來(lái)嘗試不同的攻擊。

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審核編輯：符乾江