Thuật toán băm là gì? Hướng dẫn cho người mới về mật mã học chuỗi khối

Các thuật toán băm là một phần nền tảng của mật mã học blockchain. Chúng chuyển đổi dữ liệu đầu vào có độ dài khác nhau thành đầu ra có độ dài cố định được gọi là giá trị băm hay bản tóm lược thông điệp. SHA-256 là một trong những thuật toán băm quan trọng được Bitcoin sử dụng. Các hàm băm mật mã được thiết kế để hoạt động một chiều, nhạy cảm với cả những thay đổi nhỏ trong đầu vào và có khả năng chống va chạm. Tuy nhiên, băm không giống như mã hóa và không thể tự nó bảo vệ một blockchain. Hiểu về băm là một bước quan trọng để học cách liên kết khối, cây Merkle và Bằng chứng công việc hoạt động.

Thuật toán băm là gì?

Thuật toán băm là một hàm toán học chuyển đổi dữ liệu đầu vào thành đầu ra có độ dài cố định.

Dù đầu vào là một câu, một hình ảnh hay một tệp lớn, việc sử dụng cùng một thuật toán băm sẽ tạo ra đầu ra có độ dài xác định. Đầu ra này thường được gọi là giá trị băm hoặc bản tóm lược kỹ thuật số.

Một đặc điểm quan trọng của các hàm băm mật mã là ngay cả một thay đổi rất nhỏ đối với dữ liệu gốc cũng thường tạo ra một giá trị băm rất khác. Hành vi này thường được gọi là hiệu ứng thác đổ. Nhờ đó, giá trị băm có thể được coi như một loại “dấu vân tay kỹ thuật số” giúp xác định liệu dữ liệu đã bị thay đổi hay chưa.

Tuy nhiên, băm không giống như mã hóa truyền thống. Mã hóa thường được thiết kế để người có khóa đúng có thể khôi phục dữ liệu gốc, trong khi các hàm băm mật mã thường được thiết kế để hoạt động theo một chiều.

SHA-256 là gì?

SHA-256 là một phần của họ hàm băm mật mã SHA-2 và tạo ra bản tóm lược 256 bit.

Bitcoin sử dụng SHA-256 trong một số phần của hệ thống, điều này đã khiến thuật toán này được biết đến rộng rãi trong ngành tiền mã hóa. Ví dụ, quá trình Bằng chứng công việc của Bitcoin bao gồm việc băm dữ liệu tiêu đề khối, trong khi SHA-256 cũng được sử dụng trong các hoạt động liên quan đến giao dịch và cây Merkle.

Các hàm băm mật mã thường được kỳ vọng có một số thuộc tính quan trọng. Cùng một đầu vào phải luôn tạo ra cùng một đầu ra. Việc tái tạo đầu vào gốc chỉ từ giá trị băm cũng phải là điều không khả thi về mặt tính toán. Ngoài ra, việc tìm hai đầu vào khác nhau tạo ra cùng một giá trị băm phải cực kỳ khó.

Các thuật toán băm được sử dụng trong blockchain như thế nào?

Các thuật toán băm giúp thiết lập liên kết giữa các khối.

Trong một blockchain điển hình, mỗi khối mới bao gồm thông tin liên quan đến băm được kết nối với khối trước đó. Nếu thông tin trong một khối trước đó bị thay đổi, giá trị băm của nó cũng có thể thay đổi, phá vỡ mối quan hệ hiện có giữa các khối.

Một trường hợp sử dụng quan trọng khác là cây Merkle. Trong Bitcoin, các giao dịch trong một khối có thể được kết hợp thông qua nhiều lớp băm cho đến khi chúng tạo ra Merkle Root. Sử dụng đường dẫn Merkle, một trình xác minh có thể chứng minh rằng một giao dịch cụ thể thuộc một tập giao dịch mà không cần xử lý mọi giao dịch trong khối trong quá trình xác minh đó.

Trong hệ thống Bằng chứng công việc của Bitcoin, các thợ đào cũng liên tục tính toán giá trị băm của các tiêu đề khối ứng viên để cố gắng tìm ra kết quả thỏa mãn mục tiêu độ khó hiện tại của mạng.

Điều quan trọng cần lưu ý là không phải blockchain nào cũng sử dụng SHA-256, và không phải blockchain nào cũng sử dụng Bằng chứng công việc.

Tại sao chỉ băm không thể bảo vệ một blockchain?

Vai trò trực tiếp nhất của hàm băm là giúp phát hiện các thay đổi trong dữ liệu. Nếu thông tin lịch sử bị sửa đổi, các giá trị băm liên quan thường sẽ thay đổi, khiến các mâu thuẫn dễ được nhận ra hơn.

Tuy nhiên, bảo mật blockchain còn phụ thuộc vào chữ ký số, xác thực nút, cơ chế đồng thuận, sự phân bố của các trình xác thực hoặc thợ đào, và mô hình bảo mật kinh tế của mạng.

Một cách hiểu chính xác hơn về băm là nó giúp các blockchain xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu và giúp việc phát hiện các thay đổi trái phép đối với hồ sơ lịch sử trở nên dễ dàng hơn. Nhìn chung, bảo mật blockchain đến từ nhiều cơ chế cùng phối hợp hoạt động.

Câu hỏi thường gặp

• Thuật toán băm là gì?
  Thuật toán băm là một hàm toán học chuyển đổi dữ liệu đầu vào thành bản tóm lược có độ dài cố định và thường được sử dụng để xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu.

• SHA-256 là gì?
  SHA-256 là một hàm băm mật mã thuộc họ SHA-2, tạo ra một thông điệp tóm tắt 256-bit và được sử dụng bởi các hệ thống như Bitcoin.

• Sự khác biệt giữa băm và mã hóa là gì?
  Mã hóa thường có thể được đảo ngược bằng khóa đúng, trong khi băm mật mã thường được thiết kế như một quá trình một chiều không có phương pháp giải mã thông thường.

• Va chạm băm là gì?
  Va chạm băm xảy ra khi hai đầu vào khác nhau tạo ra cùng một đầu ra băm. Các hàm băm mật mã an toàn được thiết kế để việc tìm kiếm các va chạm như vậy là không khả thi về mặt tính toán.

• Các thuật toán băm có thể làm cho một blockchain hoàn toàn an toàn không?
  Không. Băm chỉ là một phần của bảo mật blockchain. Chữ ký số, cơ chế đồng thuận, xác thực nút và mô hình bảo mật mạng rộng hơn cũng rất quan trọng.

Nắm vững những kiến thức cơ bản là bước đầu tiên. Theo dõi MGBX Academy để truy cập thêm các tài nguyên giáo dục về tiền mã hóa và cơ hội thị trường.

Quy trình giao dịch trên MGBX:

1. Đăng ký một tài khoản giao dịch và hoàn thành xác minh danh tính cần thiết;

2. Nạp tiền và chọn loại giao dịch;

3. Trên trang giao dịch tiền mã hóa, nhập số tiền hoặc số lượng tiền mã hóa bạn muốn mua;

4. Xác nhận lệnh để hoàn tất giao dịch, và kiểm tra rằng tài sản của bạn đã tăng tương ứng.

Đọc thêm:

Blockchain là gì? Cách hoạt động và các khái niệm cốt lõi được giải thích

Blockchain hoạt động như thế nào? Từ tạo giao dịch đến xác nhận

Cách kiểm tra giao dịch blockchain: Hướng dẫn về Blockchain Explorer và TXID

Thuật toán băm là gì? Hướng dẫn cho người mới bắt đầu về mật mã blockchain