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区块链中的SHA-256:深度技术分析
什么是SHA-256?
SHA-256 (安全哈希算法)是一种由美国国家安全局开发的著名加密哈希算法。SHA-256的主要功能是将随机数据集转换为固定长度的值,这些值作为该数据的唯一标识符。
生成的哈希值与原始数据的重复值进行比较,这些重复值无法向后提取。该算法在与信息安全相关的各种应用和服务中得到了广泛应用。此外,它还作为加密货币挖掘操作的关键技术。
SHA-256 属于 SHA-2 加密算法家族,该家族是基于 1995 年首次为民用而创建的 SHA-1 算法开发的。SHA-2 算法本身是由 NSA 在 2002 年春季开发的。在三年内,NSA 发布了关于在民用项目中使用 SHA 技术的专利。
2012年,国家标准与技术研究院创建了一个更新版本的算法:SHA-3。最终,这个新算法将取代当前的主要算法SHA-2和过时但仍在使用的SHA-1。
SHA-256的工作原理
哈希总和在经典意义上并不是一种数据加密技术,这解释了反向解密数据的不可能性。它是一种对任何数量数据的单向加密。所有SHA算法都基于Merkle-Damgård方法:数据被划分为均匀的组,每组都经过一个单向压缩函数。结果是数据长度减少。
这种方法有两个显著的优势:
超越加密货币的应用
每个互联网用户,无论是知情还是不知情,每天都在与 SHA-256 互动:保护每个网站的 SSL 安全证书包含 SHA-256 算法。这对于建立和验证与网站的安全连接是必要的。
SHA-256的优点
SHA-256 是所有挖矿算法中最广泛使用的。它已证明自己是一个抗破解的(,虽然偶尔有少数例外),且是一个高效的挖矿任务和其他目的的算法。该算法通过其复杂的输入数据转换为加密哈希的过程提供了卓越的安全性。
SHA-256的局限性
SHA-256 的主要缺点是它容易导致挖矿集中化:拥有最大计算能力的矿工获得更大份额的 cryptocurrency,这排除了加密货币的基本原则之一——去中心化。
在大型投资者开始投资于工业 比特币 挖矿的计算能力后,挖矿难度增加了多倍,并开始需要卓越的计算能力。这个缺陷在其他更现代且为加密货币挖矿量身定制的协议中得到了改善,例如 Scrypt。尽管今天 SHA-256 占据了加密货币市场的很大一部分,但它的影响力将会因为更加安全和先进的协议而减弱。
经过一段时间,SHA-1 算法由于可能发生冲突而停止提供必要的可靠性。SHA-256 和 SHA-512 相比,能够更好地保护自己免受这种缺陷的影响,但发生的概率仍然存在。
使用SHA-256进行挖矿
在SHA-256上进行挖矿,像在任何其他算法上一样,是通过挖矿软件基于之前区块的数据解决复杂的密码学任务的过程。
使用 SHA-256 函数进行挖矿可以通过三种方式进行:
在挖矿中,哈希值用于作为现有区块的标识符,并根据先前的区块创建新的区块。挖矿过程在界面上显示为 "accepted f33ae3bc9...",其中 f33ae3bc9 是哈希值,是用于解密的数据的一部分。主区块由大量相似的哈希值组成。
因此,使用 SHA-256 算法进行挖矿意味着不断选择正确的哈希值,对数字进行排序以创建一个新块。你的计算能力越强,获得正确区块的机会就越大:对不同哈希值进行排序的速度取决于你的硬件能力。
鉴于比特币是基于SHA-256算法构建的,因此需要极大的计算能力才能进行竞争性挖矿。这是因为在比特币挖矿中,专用集成电路(ASIC)的生产已经建立了相当长的时间。ASIC在社区中受到不同程度的欢迎,使得挖掘比特币和其他加密货币使用SHA-256算法变得更快、更高效和更便宜。
使用SHA-256算法的加密货币
SHA-256 是一种经典的 代币 算法:主要的加密货币 - 比特币 - 是基于它的。因此,比特币的分叉也使用此算法:比特币现金、比特币黄金、钻石。
除此之外,SHA-256 还用于:
SHA-256 算法也被用作 Litecoin 加密货币中的一个子程序,而那里的主要挖矿算法是 Scrypt。
数字资产的安全隐患
SHA-256 提供的安全性对于维护区块链的完整性至关重要。该算法对预映像攻击的抵抗力 ( 从输出中寻找输入 ) 使其在保护各种平台上的数字资产时具有高度价值。专业交易者和投资者在主要交易所中通常在评估加密货币的安全基础时考虑底层哈希算法。
在审查区块链安全时,哈希函数作为确保数据不可变性的主要机制。任何尝试更改交易数据的行为都需要重新计算所有后续区块——在没有控制网络大多数处理能力的情况下,这是一个计算上不可能的任务。