Что такое хеш-алгоритм? Руководство для начинающих по криптографии блокчейна

Хеш-алгоритмы — фундаментальная часть криптографии блокчейна. Они преобразуют входные данные разной длины в выходные данные фиксированной длины, известные как хеши или дайджесты сообщений. SHA-256 — один из ключевых хеш-алгоритмов, используемых Bitcoin. Криптографические хеш-функции спроектированы как односторонние, чувствительные даже к небольшим изменениям входных данных и устойчивые к коллизиям. Однако хеширование — это не то же самое, что шифрование, и оно не может обеспечить безопасность блокчейна само по себе. Понимание хеширования — важный шаг к изучению того, как работают связывание блоков, деревья Меркла и Proof of Work.

Что такое хеш-алгоритм?

Хеш-алгоритм — это математическая функция, которая преобразует входные данные в выходные данные фиксированной длины.

Независимо от того, является ли входные данные предложением, изображением или большим файлом, использование одного и того же хеш-алгоритма даёт выходные данные определённой длины. Эти выходные данные обычно называют хеш-значением или цифровым дайджестом.

Одна из важных характеристик криптографических хеш-функций заключается в том, что даже очень небольшое изменение исходных данных обычно приводит к совершенно иному хешу. Это поведение обычно называют лавинным эффектом. Благодаря этому хеш можно рассматривать как своего рода «цифровой отпечаток», который помогает определить, были ли данные изменены.

Однако хеширование — это не то же самое, что традиционное шифрование. Шифрование обычно проектируется так, чтобы человек с правильным ключом мог восстановить исходные данные, тогда как криптографические хеш-функции обычно проектируются для работы в одном направлении.

Что такое SHA-256?

SHA-256 является частью семейства криптографических хеш-функций SHA-2 и создаёт 256-битный дайджест.

Bitcoin использует SHA-256 в нескольких частях своей системы, что сделало этот алгоритм широко известным в криптовалютной индустрии. Например, процесс Proof of Work в Bitcoin включает хеширование данных заголовка блока, а SHA-256 также используется в операциях, связанных с транзакциями, и в операциях с деревом Меркла.

Обычно ожидается, что криптографические хеш-функции обладают несколькими важными свойствами. Один и тот же вход всегда должен давать один и тот же выход. Также должно быть вычислительно нецелесообразно восстановить исходные входные данные только по хешу. Кроме того, поиск двух разных входных данных, дающих одинаковый хеш, должен быть чрезвычайно сложным.

Как хеш-алгоритмы используются в блокчейне?

Хеш-алгоритмы помогают устанавливать связи между блоками.

В типичном блокчейне каждый новый блок включает информацию, связанную с хешем предыдущего блока. Если информация в более раннем блоке изменяется, его хеш также может измениться, нарушая существующую связь между блоками.

Другой важный вариант использования — дерево Меркла. В Bitcoin транзакции внутри блока могут объединяться через несколько слоёв хеширования, пока не будет получен корень Меркла. Используя путь Меркла, верификатор может доказать, что конкретная транзакция принадлежит набору транзакций, не обрабатывая каждую транзакцию в блоке во время этого процесса проверки.

В системе Proof of Work Bitcoin майнеры также многократно вычисляют хеши заголовков блоков-кандидатов, пытаясь найти результат, удовлетворяющий текущей целевой сложности сети.

Важно отметить, что не каждый блокчейн использует SHA-256 и не каждый блокчейн использует Proof of Work.

Почему хеширование само по себе не может обеспечить безопасность блокчейна?

Самая прямая роль хеш-функции — помогать обнаруживать изменения в данных. Если историческая информация изменяется, связанные с ней хеш-значения обычно меняются, что облегчает выявление несоответствий.

Однако безопасность блокчейна также зависит от цифровых подписей, валидации узлами, механизмов консенсуса, распределения валидаторов или майнеров и экономической модели безопасности сети.

Более точный способ понимания хеширования состоит в том, что оно помогает блокчейнам проверять целостность данных и облегчает обнаружение несанкционированных изменений исторических записей. В целом безопасность блокчейна обеспечивается совместной работой нескольких механизмов.

FAQ

• Что такое хеш-алгоритм?
  Хеш-алгоритм — это математическая функция, которая преобразует входные данные в дайджест фиксированной длины и обычно используется для проверки целостности данных.

• Что такое SHA-256?
  SHA-256 — это криптографическая хеш-функция из семейства SHA-2, которая создаёт 256-битный дайджест и используется такими системами, как Bitcoin.

• В чём разница между хешированием и шифрованием?
  Шифрование обычно можно обратить с правильным ключом, тогда как криптографическое хеширование, как правило, задумано как односторонний процесс без обычного метода декодирования.

• Что такое коллизия хешей?
  Коллизия хешей возникает, когда два разных входа дают одинаковый хеш-выход. Безопасные криптографические хеш-функции спроектированы так, чтобы сделать поиск таких коллизий вычислительно нецелесообразным.

• Могут ли хеш-алгоритмы сделать блокчейн полностью безопасным?
  Нет. Хеширование — лишь одна из частей безопасности блокчейна. Цифровые подписи, механизмы консенсуса, валидация узлов и более широкая модель сетевой безопасности также важны.

Освоение основ — это первый шаг. Следите за MGBX Academy, чтобы получить доступ к большему количеству образовательных ресурсов о криптовалютах и рыночных возможностей.

Процесс торговли на MGBX:

1. Зарегистрируйте торговый аккаунт и пройдите необходимую верификацию личности;

2. Внесите средства и выберите тип сделки;

3. На странице торговли криптовалютой введите сумму или количество криптовалюты, которую вы хотите купить;

4. Подтвердите ордер, чтобы завершить сделку, и проверьте, что ваши активы соответственно увеличились.

Дополнительные материалы:

Что такое блокчейн? Как он работает и основные концепции

Как работает блокчейн? От создания транзакции до подтверждения

Как проверить транзакцию в блокчейне: руководство по обозревателю блокчейна и TXID

Что такое хеш-алгоритм? Руководство для начинающих по криптографии блокчейна