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单向哈希是一种将可变长字符串变换成固定长度输出的函数，输出值称为哈希值。哈希函数是公开的，哈希函数只能从一个方向计算，没有陷门，只是计算一个消息的哈希值，用于判断消息有没有被篡改。例如我们用H(m)=S来表示使用某个单向哈希函数来计算消息m，得到哈希值S，但我们无法从S反推出消息m是什么，如果我把消息m和S一起发给你，你用同样的哈希函数计算m，如果得到的哈希等于S，这就意味着你收到的消息和我的原始消息相同，中途没有被截获篡改。

　　必须强调的是单纯的单向哈希函数不使用密钥，不能对给你数据的人或者消息本身的真伪进行验证（不保证机密性、无法进行身份验证）。

　　例如你从某个网站下载共享软件，网站页面上有该软件的哈希值，你可以在完成下载后计算该软件的哈希值，如果跟网站提供的不同，这意味着要么传输途中发生问题，要么网站上的软件被篡改。但是即使哈希值相同，你下载的软件就没有问题吗？如果软件是被植入了木马后再计算哈希呢？这样你下载的软件即使哈希相同，你安装后仍然会把你的电脑当做僵尸网络的一部分。

　　所以需要多种加密技术一起使用才能获得完整的安全保障。后面的公钥基础架构一文中会专门探讨这个问题，现在我们可以扩展哈希函数，让它也有身份验证的功能，这就是第2节要讨论的MAC函数。

　　各种哈希算法

　　使用单向Hash函数的目的是提供消息指纹，如果不同的消息可以生成相同的哈希值（称为发生了碰撞），那么攻击者就能根据揭示出来的规律攻破这个安全机制。

　　高安全强度的哈希函数应当为两条或多条不同的消息生成不同的哈希值。

　　如果一个哈希算法采取了措施确保两条或多条不同的消息不会生成相同的哈希值，就称其为免碰撞（针对哈希算法的攻击基本上是试图找出碰撞）。

区块链主要应用的密码学算法有两个部分：一个哈希算法，另一个是非对称加密

　　简单来说，哈希算法就是一种特殊的函数，不论输入多长的一串字符，只要通过这个函数都可以得到一个固定长度的输出值，这就好像身份证号码一样，永远都是十八位而且全国唯一。哈希算法的输出值就叫做哈希值。

哈希简单的理解，就是把一串长的数据变成一串短的数据，它有三个特点：

　　第一、它具有单向性。

　　我们只能够把长的数据计算成一个短的哈希，我们不可能把哈希再推导出原来的数据，很多人很好奇区块链是怎么形成，比如区块打包以后，区块就会被计算出一个哈希，哈希会存放到下一个区块当中，下一个区块里面的哈希就把上一个区块给锁定了这就是传统中的哈希锁定，区块链的不可更改就是从这里面来的，因为是前面的区块更改了，后面区块里面存在哈希就不能够对应了，所以区块链它是每一个区块都对上一个区块进行的内容的锁定，这就是哈希锁定。

　　第二、哈希具有唯一性。

　　哈希的唯一性就是我们把一个长的数据变成一个哈希数据，每一个长的数据它变成的哈希数据都是唯一与之对应的，但是这句话是有问题的，因为把长数据变成短数据，或者是把长的文件变成一个短的哈希，那在科学上，它是有一定的概率会形成相同的哈希的，只是概率极低极低，哈希有唯一性就是这么来。

　　第三点、哈希具有离散性

　　离散性就是我们两个非常相近的文件，或者是我们两个只相差一位数的一个长数据，我们计算出来的哈希它的数值是天壤之别，是没有任何相似地方的，哈希的离散性主要是为了规避一些有特征的攻击。

　　如果们的两个文件相差只有那么一丢丢，如果计算出来的哈希也很相近，它是更容易遭受到攻击的，所以正常的哈希它有这三个特点，哈希它的长度是32个字节，每个字节是八位数，现在通用的哈希都是256位数字，哈希的数值就是0-2的256次方，那2的256次方大概是多大，它比全宇宙的原子数量还要多。

　　哈希我们可以把它理解为是一个长数据或者是一个大的数据的一个指纹，哈希的用法我给大家归纳了三种：

　　第一、它可以加快原始数据的比对效率。

　以及在区块链里面验证我们的状态数的效率。比如以太坊的账户中我们每个人的账户剩了多少钱，都在账户里面显示，每个节点的结果要是一致的，一致比对起来就很麻烦，我们通过生成哈希来比对的话，那验证起来就很简单了。

　　第二、哈希还可以用于签名。

　　大的文件和大的数据直接对他进行加密是很复杂的，所以说我们把大的数据和文件直接计算出一个哈希出来，然后我对哈希进行签名，签名之后，我就得到一个数字签名，然后大家可以利用我的公钥这解开数字签名，他就可以得到相应的哈希，然后和之前签名的哈希进行比对，大家就可以知道这个签名是我做的了。

　　第三、它还可以应用到挖矿当中。

　　应用到挖矿当中，我们拿比特币来进行举例，大家知道我们每个节点存的区块数据都是一样的，一样的区块得出的哈希就是一样的，这样的话就没有办法确认谁来拿到奖励。

区块链存证的优势有哪些？

　　与传统公证等第三方存证形式相比，区块链存证具有以下优势：

　　1.不可篡改。区块链技术能将一定范围内的电子数据整体按照被认可的方式打包，然后进行“加密计算”，得到一个“校验值”，形成“区块”。该“区块”内的所有信息都会包含在下一个“区块”内，随着区块逐渐增多，区块就成了首尾相连的链条，由于每个区块对数据的变更都要遵循区块链内部的算法规则，对链上数据的更新需要与其他所有区块达成一致意见，所以所含有的区块越多的链条，被修改的概率就越小，直至可以忽略不计，这样电子数据经过区块链及其扩展技术的固定和保存后，就拥有了防伪的性质。

　　2.防丢失。区块链存证具有防丢失的优势，是由区块链具有不可篡改的性质衍生而来。每个区块都会按照链式结构完整地存储数据，只要不是所有的区块被损坏，信息就不会丢失。

　　3.可以追溯。由于区块链是按照各区块时间顺序依次排列成链，使用者可以根据区块链上的时间戳信息，追溯到信息源头，信息真实准确性得以保证。

　　4.高效便捷。相对于传统电子数据收集固定成本高、效率低等劣势。区块链存证能够技术化固定证据，降低举证成本，提高司法工作效率。同时，区块链存证在审查环节也能逐步减去第三方认证、鉴定或者公证的环节，从而减少司法审查时间和精力的投入。

　　怎样通过区块链进行存证、举证？

　　A：区块链存证目前已经是一个较为成熟的技术，各地互联网法院、公证处、鉴定机构、知识产权管理部门、大型企业等都有单独或者联合使用的区块链存证平台，也即上述单位或者部门自身也是链上节点，这样的存证平台将为日后举证带来极大的方便。存证方法比较简单，首先查找一个加入了正规、可信联盟链的存证平台，然后根据平台上相关指引进行存证即可。相关操作完成后会得到一个“钱包地址”和一个包含160字符的“哈希值”，“哈希值”就是该电子数据的区块链存证证据。下图为笔者使用过的一个区块链存证平台，由于是付费使用，为避免“导流”，笔者已经相关信息隐去。