比特币区块链哈希算法规则分析

哈希，又可译为“散列”，是一种加密算法，是一种单向密码体制。 即从明文到密文的不可逆映射比特币采用的哈希算法是，只有加密过程，没有解密过程。 并且无论消息文本中的内容有多大，哈希函数总能用固定长度的数据表达文本中的所有内容。 即哈希函数是将任意长度的消息压缩成一定长度的消息摘要的函数。

哈希算法有很多种，比特币系统中使用的有SHA-256和RIPEMD-160算法。 但是，除了其中一个地址生成环节使用了RIPEMD-160算法（由于RIPEMD也是一种hash算法，RIPEMD-160有时也被称为hash 160），其他使用hash运算的地方都使用了SHA -256算法。

Hash 256算法提供了一个由数字和字母组成的长度为64的十六进制字符串。 这个算法有一个特点，就是无论你输入的是一个词还是一本书的内容，比如输入《红楼梦》这部大作，最终生成的哈希值都是64个字符串。 而且只要输入的信息有一个小的变化，比如一个空格或者一个小数点，输出的哈希值就会发生变化。

该算法除了具有固定输出长度的特点外，还具有单向不可逆和防篡改的特点。 也就是说，如果输入A，可以通过哈希运算得到B，但是不能输入B，可以反转A；

另外，在输入的A中，只要有一个小的变化，比如一个字母或者一个字节的变化，通过hash算法得到的值就会发生变化，就不会是之前的B了。

由于哈希算法得到的哈希值是固定长度的，即范围是有限的，但输入的数据是无限的。 那么有两个不同的A，经过hash算法后有可能得到相同的B，这种情况称为“hash collision”。

比特币系统巧妙地利用了这种“哈希碰撞”，让矿工使用穷举法不断计算哈希值比特币采用的哈希算法是，即工作量证明的方法来碰撞正确答案的哈希值。 谁先碰撞谁就获得比特币奖励，所以挖矿的算力实际上是指每秒碰撞了多少次哈希。

以下示例说明：

假设现在有交易数据C、D、E，随机数用Nonce表示，难度要求是哈希值必须以000开头，那么系统计算出的哈希值如下：

Ha1=哈希(C+Nonce1)

Ha2=哈希（D+Ha1+Nonce2）

Ha3=哈希（E+Ha2+Nonce3）

同时要求Ha1、Ha2、Ha3都以000开头。这种情况下，由于hash值不可逆，且C、D、E的值已经确定，只能继续尝试随机数Nonce，直到找到满足Ha1、Ha2、Ha3都以000开头的值为止，这个尝试过程形象地称为挖矿。