提到區塊鏈，非對稱加密算法和哈希算法是兩個不能避開的技術名詞。尤其是哈希算法，在區塊鏈相關的技術文章中總能看到這個名字，卻很難真正理解它的奧秘。今天，我們就來看看哈希算法是如何保護比特幣和其他數據的？

學好哈希算法，用腦子儲存比特幣

如果你準備購買比特幣，你就會擁有一個“比特幣錢包”。通常來講，比特幣錢包會是一個移動/本地客戶端，用戶可以通過客戶端進行交易。但是還有一種更高端的玩法：腦錢包。

我們知道，比特幣實際上是一種“資源”，它並不是像文檔一樣躺在誰的U盤裏，而想要確立這種資源的所有權，則需要由用戶自己生成一串數字密鑰並儲存到某個地方。交易時，先生成一套只能由交易中某一方用來解密的私有密鑰，再根據私有密鑰單向加密生成雙方都能看到的共有密鑰。

由於密鑰的生成是獨立於比特幣協議和區塊鏈的，所以如何保護好自己的密鑰成了一個大問題，以前甚至發生過黑客破解比特幣錢包客戶端獲取比特幣的事件。

為了避免這種問題，就有人想出了一個新方法：自己生成一段比特幣密鑰，然後記在自己腦子裏。

生成比特幣密鑰的方式並不難，最初始的密鑰只是一串256位的二進制數字，拋二百多次硬幣即可得到。但想記住二百多個0和1實在是太復雜了，腦錢包概念的關鍵在於，用哈希算法SHA-256對密鑰進行校驗，讓256位二進制數字變成更短的編碼，就可以保證讓這串字符適合人腦記憶。

來自國家安全局，怪不得哈希算法很安全！

不管是拋二百次硬幣用腦子記憶的腦錢包，還是在移動端、PC端作為客戶端的電子錢包，基本都繞不開用SHA-256算法校驗這一步驟。

其實SHA-256算法發明的最初目的和比特幣毫無關系，1993年，美國國家安全局設計了一套用於安全加密的密碼散列函數——Secure Hash Algorithm，翻譯過來就是安全散列算法。人們更願意把它叫做SHA，1993年推出的版本名為SHA-0，後來隨著算法不斷的被破解又不斷自我修正，最終推出了數個SHA算法的變體，其中就包括SHA-256。

SHA最主要的特性就是，接收到二進制數字消息時會形成一串“數字摘要”，而這一摘要還可以用來驗證數字消息的完整性。如上文所示，SHA-256就意味著算法可以把256位的二進制數字進行壓縮。

很多人會感到疑惑的是，哈希算法對數字進行壓縮、摘要，那麽為什麽不可以根據這些摘要反向“破解”呢？

哈希算法與其說是“加密”，其實更接近於“壓縮”。這其中涉及到一個“映射”的概念。所謂映射，我們可以理解為“代表”。舉個例子，可以用ABC這樣的字符去代表10001101這樣的數字，字符A可以代表1、001、0001等等，但只得到字符A時，我們無法得知加密前的數字究竟是1還是001還是0001還是……

用更簡單的案例解釋一下：在比特幣交易中，交易雙方都能得知的共有密鑰是“100”，但只有其中一方知道加密前的私有密鑰是2+78+5+5+10。

得到100這個共有密鑰的人，想要破解私有密鑰只能去挨個去排列“1+0+0+0+99”、“1+1+0+0+98”……如果變成256位的密鑰，幾乎是一個不可能完成的任務。而想要驗證公有密鑰也很簡單，既然加密前的私有密鑰是2+78+5+5+10，那麽99、98這些公有密鑰就都是錯誤的。

忘記比特幣，下載過盜版電影的你早就認識了哈希算法

所以，目前看來哈希算法的壓縮功能最大的用處是在比特幣交易加密上？

實際上哈希算法最大的用處還是壓縮數據，之所以被用在比特幣上，是因為其中包含的大量運算貼合了以“消耗資源來獲取比特幣”的規則。在其他領域中，哈希算法也能發揮很大作用。

一個比較典型的例子是遊戲公司暴雪推出的“One Way Hash”算法。

作為手握魔獸爭霸、星際等等數款大型遊戲的企業，暴雪和其他企業一樣，擁有一個巨大的數據庫。而當數據庫太大時，從中檢索就成了一個巨大的麻煩。

通常情況下在數據庫中尋找數據就像在KTV點歌，數據庫是曲庫，想要找到自己要點的歌，只能把曲庫從頭到尾翻個遍。但也有一種更簡單的方法，那就是建立一種代表關系，把歌曲名字《小星星》簡寫成XXX，並把這種對應關系儲存在數據庫中。尋找歌曲時，如果連XXX都找不到，說明曲庫中不可能存在《小星星》這首歌。

同理，《小星星》=XXX、《愛我中華》=AWZH，這種文字轉化成拼音、拼音取首字母的對應方式在現實應用時可能會涉及到函數、坐標等等數學問題，總之這種對應方式被稱作“哈希表”。

但我們在KTV點歌時，搜索XXX得出的結果不光有《小星星》、還有《笑哈哈》，面對這種同一字符串在哈希表上位置相同的問題，暴雪的程序猿們想出了一種絕妙的解決辦法——在哈希表中用三個哈希值來校驗位置。

也就是說在暴雪KTV的曲庫中，《小星星》（xiaoxingxing）的哈希值可以分別是XXX、OGG和III，這時再搜索歌曲，就幾乎不會遇到《小星星》和《笑哈哈》同時出現的情況了。

同樣的作用也體現在P2P（點對點）傳播上。如果是上古時代的互聯網用戶，可以對emule（電驢）這款下載軟件有印象，在eMule上可以從全球所有eMule用戶手中接收某一件文件的數據上行和下載。

其原理就是，當你想下載電影《戰狼2》時，系統會提取《戰狼2》的哈希值，通過對這一哈希值的搜索，可以發現所有擁有《戰狼2》的用戶，大家一起進行點對點的數據傳送，eMule本身也不用建立數據庫，只搭建平臺就可以了。因為哈希算法的壓縮特性，使得“全球搜索”這件事變的低成本並可行。

雖然那個具備共享精神的好時代一去不復返，但即使是今天哈希算法也依然活躍在我們的視野中，即使有很多人聲稱自己破解了哈希算法，卻也沒有發生過因為算法被破解而造成損失的情況。

目前來看，哈希算法如果被拋棄，無非是出現以下兩種情況：第一，量子計算開始應用，哈希算法和已知的所有密碼、加密方式都被強大的計算能力和速度打敗。第二，出現了更好用的壓縮算法，比如美劇《矽谷》中的魔笛手成真，哈希算法由於不好用而被開發者拋棄。

評估一下以上這兩種情況出現的可能性，相信大家就能知道哈希算法還會陪伴我們多久了。

真有這種操作，比特幣、暴雪和下載盜版電影都應用了同一種算法