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哈希(Hash)和哈希树(Merkle tree)

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发表于 2020-5-26 01:33:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
      哈希函数(英语:Hash function)又称散列函数,是一种从任何一种数据中创建小的数字“指纹”的方法。散列函数把消息或数据压缩成摘要,使得数据量变小,将数据的格式固定下来。该函数将数据打乱混合,重新创建一个叫做散列值/哈希值(hash values,hash codes,hash sums,或hashes)的指纹。散列值通常用一个短的随机字母和数字组成的字符串来代表。好的散列函数在输入域中很少出现散列冲突。
        散列函数都有如下一个基本特性:如果两个散列值是不相同的(根据同一函数),那么这两个散列值的原始输入也是不相同的。这个特性是散列函数具有确定性的结果,具有这种性质的散列函数称为单向散列函数。但另一方面,散列函数的输入和输出不是唯一对应关系的,如果两个散列值相同,两个输入值很可能是相同的,但也可能不同,这种情况称为“散列碰撞(collision)”,这通常是两个不同长度的输入值,刻意计算出相同的输出值。



        输入一些数据计算出散列值,然后部分改变输入值,一个具有强混淆特性的散列函数会产生一个完全不同的散列值。这一特点在区块链中被使用。要生成当前区块的加密散列,需要使用上一个区块的加密散列值。更改一个区块,下一个区块的散列值就需要重新计算,并导致之后所有的区块都需要重新计算一次。因此,一个个区块就这样串联起来,形成了一条链。这也就是区块链当中“链”的由来。
        一个设计优秀的加密散列函数是一个“单向”操作:对于给定的散列值,没有实用的方法可以计算出一个原始输入,也就是说很难伪造。利用这一特点,发信人通过将原消息和散列值一起发送,可保证数据的真实和完整。
        哈希树(hash tree;Merkle tree),在密码学及计算机科学中是一种树形数据结构,每个叶节点均以数据块的哈希作为标签,而除了叶节点以外的节点则以其子节点标签的加密哈希作为标签 。哈希树能够高效、安全地验证大型数据结构的内容。哈希树的概念由瑞夫·墨克于 1979 年申请专利,故亦称墨克树(Merkle tree)。



        哈希树的顶部为顶部哈希(top hash),亦称根哈希(root hash)或主哈希(master hash)。只要任一叶节点有变化,根哈希都会变。在比特币区块里,所有交易都按照Merkle Tree的格式组织起来,再跟区块头里的hashMerkleTreeRoot对应起来,就可以保证本区块交易信息的不可篡改。


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