AITD小課堂第十二課:哈希算法是什麼?非對稱加密是什麼?

哈希算法是什麼？

區塊鏈的四大核心技術分別是密碼學、分布式帳本、共識機制以及智能合約。而密碼學作為其中最重要的一部分，可以說是區塊鏈的基石，而其他技術是以密碼學為地基，才能搭建出區塊鏈這座高樓大廈。

區塊鏈主要應用的密碼學算法有兩個部分：一個哈希算法，另一個是非對稱加密。

簡單來說，哈希算法就是一種特殊的函數，不論輸入多長的一串字符，只要通過這個函數都可以得到一個固定長度的輸出值，這就好像身份證號碼一樣，永遠都是十八位而且全國唯一。哈希算法的輸出值就叫做哈希值。

哈希算法有三個特點，它們賦予了區塊鏈不可篡改、匿名等特性，並保證了整個區塊鏈體系的完整。第一個特點是具有單向性。比如輸入一串數據，通過哈希算法可以獲得一個哈希值，但是通過這個哈希值是沒有辦法反推回來得到輸入的那串數據的。這就是單向性，也正是基於這一點，區塊鏈才有效保護了我們信息的安全性。

哈希算法的第二個特點是抗篡改能力，對於任意一個輸入，哪怕是很小的改動，其哈希值的變化也會非常大。它的這個特性，在區塊與區塊的連接中就起到了關鍵性的作用。區塊鏈的每個區塊都會以上一個區塊的哈希值作為標示，除非有人能夠破解整條鏈上的所有哈希值，否則數據一旦記錄在鏈上，就不可能進行篡改。

哈希算法的第三個特點就是抗碰撞能力。所謂碰撞，就是輸入兩個不同的數據，最後得到了一個相同的輸入。就跟我們逛街時撞衫一樣，而坑碰撞就是大部分的輸入都能得到一個獨一無二的輸出。在區塊鏈的世界中，任何一筆交易或者帳戶的地址都是完全依託於哈希算法生產的。這也就保證了交易或者帳戶地址在區塊鏈網絡中的唯一性。

無論這筆轉帳轉了多少錢，轉給了多少個人，在區塊鏈這個大帳本中都是唯一的存在。它就像人體體內的白細胞，不僅區塊鏈的每個部分都離不開它，而且它還賦予了區塊鏈種種特點，保護著整個區塊鏈體系的安全。

那什麼是非對稱加密呢？

簡單來說，非對稱加密就是用來對內容進行加密的一種特殊方法，我們日常生活中總用到的鑰匙跟鎖，其中開門用的鑰匙，在密碼學中就被稱之為「密鑰」。而像這種單獨只有一個密鑰，既用於加密有用於解密的方式被稱為對稱加密。

而所謂的非對稱加密就是加密時會產生兩個密鑰，最核心的被稱為私鑰，它是由用戶自己保管的，另一個會被公開出來，叫做公鑰。

它們有個特點，私鑰加密的內容通過公鑰可以解密讀取出來，反之通過公鑰加密的內容，也可以由私鑰解密讀取出來。這就好像雙胞胎的心靈感應一樣，非對稱加密的區塊鏈中的主要用途並不是為了保護內容的隱私性，而是為了防止身份被冒充。

當我們在區塊鏈網絡上進行了一筆交易時，我沒有辦法確定交易的是不是你本人，這個時候就可以讓你的私鑰加密一段內容作為數字籤名發過來，然後我通過已經公開的公鑰進行破解。因為私鑰只有你本人保留，如果我能用與之對應的公鑰成功破解，說明是你本人在進行交易操作。如果不能破解，則說明是別人盜用了你的身份。以此就解決了「我是我」以及"這是我在交易"的問題。

總的來說，密碼學是區塊鏈網絡中最基礎的存在，它不僅保護了整個網絡的安全，更解決了很多交易中的證明問題。

或許隨著量子計算等新技術的出現，有人會質疑它的安全。但要知道，密碼學也在隨時代而進步，要是真的到了量子計算商用的那一天，區塊鏈的密碼學也一定會隨著時代的發展變得更加安全。