什么是哈希函数？哈希函数在区块链中起什么作用？

散列函数，又称散列函数，散列算法，英文：Hash Function，是一种从任何一种数据中创建小的数字“指纹”的方法。哈希函数将消息或数据压缩成摘要，使数据量更小，并固定数据的格式。此函数对数据进行混洗并重新创建称为哈希的指纹。哈希值通常由一串随机字母和数字组成。

哈希函数的特点

1）哈希算法是随机的。由于一个哈希函数的输入和输出不是唯一对应的，如果两个哈希值不相同（根据同一个函数）哈希值，那么这两个哈希值的原始输入也不相同。如果两个哈希值相同，那两个输入值很可能相同，但也可能不同，这种情况称为“哈希冲突（Collision）”。这通常是两个不同长度的输入值，故意计算相同的输出值。输入一些数据计算一个哈希值，然后对输入值进行部分改变，具有强混淆特性的哈希函数会产生完全不同的哈希值。

2）不可逆转。由于散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入也有可能被散列到同一个输出，因此无法从散列值中确定唯一的输入值，即原始值无法从结果中逆转。输入值。所以在密码学中，哈希函数一定是不可逆的，因为加密过程是不可逆的。这意味着我们无法从输出的哈希数据中推断出原始明文是什么。

典型的hash函数有一个非常大的定义域，比如SHA-2接受最大长度为(264-1)/8的字节串。同时hash函数必须有一个有限的，例如固定长度的位串。在某些情况下，哈希函数可以设计为域和相同大小范围之间的单射。

3）输入输出的明文与输出的哈希数据一一对应，输入信息的任何变化都必然会导致最终输出的哈希数据发生变化。

哈希函数的应用

由于哈希算法具有随机性的特点，不能从结果中反转原始输入值，所以主要应用于数据安全加密领域。这里举个例子，大部分网络使用SHA（一种哈希算法）来验证文件的可靠性，避免病毒或恶意代码的“入侵”，从而保证数据在网络传输过程中的完整性和安全性。

在区块链中，通常使用SHA-256（Secure Hash Algorithm）进行区块加密。该算法的输入长度为256位，输出为一串随机散列数据，长度为32字节。

在比特币区块链中，区块链通过哈希算法对交易区块中的交易信息进行加密，并将信息压缩成由一系列数字和字母组成的哈希字符串。这时，存储在区块内部的哈希值也起到了类似的作用——保证区块中的数据不被其他节点篡改。如果区块中的数据被恶意添加或更改，得到的哈希值将完全不同。可以说，区块链的哈希值可以唯一准确地识别一个区块。区块链中的任何节点都可以通过简单的哈希计算得到这个区块的哈希值。计算出来的哈希值没有变化也意味着区块中的信息没有被篡改。

另外，在每个区块的头部信息中都引用了前一个区块的哈希值，这使得比特币网络中的区块之间形成了环。它们环环相扣哈希值，紧密相连，形成一条难以被篡改的数据链。因此，哈希算法在区块链中扮演着非常重要的角色，与区块链的运行息息相关。