哈希算法在区块链中的详解_通过哈希指针构建区块链的机制

哈希算法是区块链中最最最重要的底层技术！

1.概念

哈希算法在区块链中相当于数字指纹，因为在去中心化点对点的系统中，我们需要处理大量的交易数据，那么对于这么庞大的数据信息，我们需要对每一个数据进行一个唯一标识，以便于提取数据指纹的方法完成对各种类型数据的高效识别。

2.工作原理

哈希算法是如何将输入的数据转换成唯一字符的呢？

哈希算法把数据打乱混合，压缩成摘要，使得数据量变小，重新创建一个叫做哈希值的指纹。

在区块链技术的操作，是将输入的数据转换成256位的二进制，比如说，输入123时的哈希数是a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0

这个结果只要是原始内容不同，那么对应的哈希值一般是不同的。

3.哈希碰撞

但是理论上，哈希值也可能是相同的，实际应用中的哈希函数由于其输出范围（哈希值的空间）通常是有限的，而输入数据的空间是无限的，所以理论上哈希碰撞是不可避免的。

碰撞是指，如果两个输入数据不同，却恰好计算出了相同的哈希值，那么我们说发生了碰撞：

因为输入数据长度是不固定的，所以输入数据是一个无限大的集合，而输出数据长度是固定的，所以，输出数据是一个有限的集合。把一个无限的集合中的每个元素映射到一个有限的集合，就必然存在某些不同的输入得到了相同的输出。

哈希碰撞的本质是把无限的集合映射到有限的集合时必然会产生碰撞。我们需要计算的是碰撞的概率。很显然，碰撞的概率和输出的集合大小相关。输出位数越多，输出集合就越大，碰撞率就越低。

在密码学中，哈希碰撞是一个严重的问题，因为它可能被利用来进行攻击。

例如，如果两个不同的文件产生了相同的数字签名，那么攻击者可以替换文件而不改变签名，这可能导致安全漏洞。因此，密码学哈希函数的设计通常会非常注重防碰撞性，以减少碰撞的可能性。

4.区块链的定义

区块链是一个分布式账本，它通过一系列按时间顺序排列的“区块”来记录交易。每个区块都包含一定数量的交易记录，以及一个时间戳和一个指向前一个区块的哈希值，形成一个不可篡改的链。

区块链是由一个个区块组成的，有点类似于数据结构中的链表，每次写入数据，就是创建一个区块。

每个区块包含两个部分

• 区块头（Head）：记录当前区块的特征值
• 区块体（Body）：实际数据

包含数据如下图所示：

就因为区块头包含了这么多的内容，并且与上一个区块的hash相关联，所以当前的区块体的内容发生了改变，或者上一个的区块哈希发生了改变，那么一定会引起当前的区块哈希值发生改变。

牢记！区块体的数据和对应的哈希值是息息相关的。

5.不可篡改性

就因为哈希算法为每个区块生成一个独一无二的哈希值，所以区块链中信息可以做到无法篡改，这个值依赖于区块中的所有交易数据。如果区块中的任何数据发生变化，哪怕是一个非常小的变化，都会导致区块的哈希值完全改变。由于每个区块都包含前一个区块的哈希值，这种连锁反应确保了整个区块链的历史一旦确立，就无法被篡改。

如果说非要篡改数据，那么必须依次的修改后面的所有区块，否则被改掉的区块就会脱离区块链，所以说想同时修改多个区块，这种情况几乎是不可能的，有谁可以能短时间内修改百分之51以上的数据呢？

总结两个重要的结论

• 每一个区块的哈希值是不一样的，可以通过哈希标识区块
• 如果区块的内容改变了，它的哈希值一定会改变

 哈希算法为区块链提供了一种可靠、安全、高效且去中心化的数据管理和验证机制，这些都是实现一个成功的分布式账本技术的关键要素。没有哈希算法，区块链的许多核心优势将无法实现。