雜湊函式為資料生成唯一的固定長度編碼，確保區塊鏈系統中的安全性、完整性和效率。
在區塊鏈中，雜湊函式透過不可逆的加密技術連結區塊、驗證交易並保護錢包。
挖礦使用雜湊函式解決謎題，透過高計算成本保護區塊鏈網路。
在數字世界的宏大舞臺上，區塊鏈就像一個透明、防篡改的"超級賬本"，為比特幣和以太坊等去中心化系統提供動力。
在幕後，雜湊函式就像隱形的魔法師，用數學編織安全網，確保資料完整性、可信交易和系統穩定性。但雜湊函式究竟如何在區塊鏈中施展魔法？讓我們透過生動的例子深入探索這個幕後故事！
雜湊函式：資料的"唯一指紋"
想象你有一封重要的郵件，內容是"我喜歡吃蘋果"。你將這封郵件扔進"雜湊機器"，它立即吐出一個固定長度的字串，比如"a1b2c3d4"。這個字串就是雜湊值——就像郵件的唯一指紋。雜湊函式的魔力在於幾個特徵：首先，相同的郵件將始終生成相同的"a1b2c3d4"；其次，幾乎不可能從"a1b2c3d4"猜測出原始訊息；第三，如果將郵件改為"我喜歡吃香蕉"，雜湊值將完全改變，比如變成"x9y8z7w6"；
最後，兩個不同訊息生成相同雜湊的機率幾乎為零。這些特性使雜湊函式成為區塊鏈的"安全衛士"。例如，比特幣使用SHA-256演算法將任何資料轉換為256位"指紋"——快速且安全。
區塊連線：連結以防篡改
區塊鏈就像按時間順序組織的賬本，每個"頁面"是記錄交易資料的區塊。雜湊函式如何確保這個賬本不被篡改？想象一個比特幣區塊記錄了小明向小紅轉賬10個比特幣的交易。這個區塊使用SHA-256生成雜湊值，比如"1234abcd"，不僅包含交易資料，還包含前一個區塊的雜湊值，比如"5678efgh"。這樣，區塊透過雜湊值"連結"在一起。
如果有人試圖悄悄地將交易從10改為100比特幣，區塊的雜湊值將立即變成完全不同的東西，比如"9xyz7890"，這將破壞整個鏈，因為所有後續區塊都依賴於之前的雜湊值。
篡改一個區塊意味著重新計算整個鏈的雜湊值——這需要massive計算能力，實際上是不可能的。這種連結機制使比特幣的交易歷史固若金湯。
挖礦競爭：智力的"猜謎遊戲"
比特幣"挖礦"聽起來像是在數字領域挖掘黃金，但實際上是雜湊函式主持的一場"腦力遊戲"。假設礦工小李正在嘗試挖掘一個包含多筆交易的新區塊。他必須找到一個特殊數字（隨機數），使區塊的雜湊滿足特定條件——比如以四個零開頭（例如"0000fghi"）。
小李的電腦不斷嘗試不同的數字——1、2、3……並每次使用SHA-256計算雜湊，直到找到滿足要求的正確數字（例如隨機數 = 12345）。這就像找到中獎號碼，耗費大量時間和電力。
這種高成本確保了區塊鏈的安全：試圖改寫歷史的攻擊者需要比整個網路combined還要強大的計算能力——這是一項極其昂貴的任務。
交易驗證：每筆交易的"數字身份證"
每筆區塊鏈交易都有一個"身份證"——由雜湊函式生成的交易ID。例如，小紅用以太坊購買一個數字貓NFT（非同質化代幣）。這筆交易包括她的錢包地址、賣家地址和支付的以太幣數量。
交易資料使用Keccak-256（以太坊的演算法）雜湊，生成交易ID，比如"7b8c9d"。這個ID保證了交易的唯一性和完整性。如果有人試圖將小紅的支付從1個ETH改為10個ETH，交易ID將立即改變，比如變成"2a3b4c"，從而暴露欺詐行為。這個數字ID系統確保區塊鏈上的每筆交易都可快速驗證——因此像小紅這樣的NFT買家可以放心交易。
默克爾樹：高效組織數千筆交易
單個區塊可能包含數千筆交易。例如，一個比特幣區塊可能記錄像小明和小紅這樣的數百個使用者之間的轉賬。如何高效地驗證如此大量的交易？雜湊函式透過"默克爾樹"提供幫助。想象一棵倒置的樹：每筆交易（如小明轉賬10個BTC）使用SHA-256雜湊生成"h1"，相鄰的交易（如小紅轉賬5個BTC）雜湊為"h2"。這兩個雜湊再次組合並雜湊，建立新的雜湊"h12"。
這個過程逐層繼續，直到產生一個緊湊的"默克爾根"，比如"m123"。儘管體積小，但這個根雜湊代表區塊中的所有交易。僅透過檢查默克爾根，就可以驗證沒有交易被篡改。2021年，比特幣每10分鐘生成一個新區塊，默克爾樹實現了閃電般快速的驗證，節省了大量儲存空間。
地址生成：保護你的數字錢包
你的區塊鏈錢包地址——比如比特幣地址"1A2B3C"——是從哪裡來的？它實際上是透過雜湊函式從公鑰派生的。假設小剛建立了一個比特幣錢包，他的公鑰是一個非常長的數字串。這個金鑰經過SHA-256處理，然後透過RIPEMD-160壓縮成一個簡短、精煉的地址。這個過程就像將一篇長文章縮減成標題——其他人可以向這個地址傳送資金，但無法反向推匯出他的私鑰。這種單向特性確保了小剛資金的安全。
結論
從連結區塊到管理挖礦，從驗證交易到保護隱私，雜湊函式是區塊鏈的"數字魔法師"——用"指紋"字串守護這個去中心化的世界。無論是小明的比特幣轉賬、小紅的NFT購買，還是小剛的錢包地址，雜湊函式都在幕後默默工作。所以下次聽到區塊鏈的奇蹟時，請想想那些微小的雜湊值——它們是支撐透明和安全數字未來的數學力量！
〈什麼是雜湊函式？區塊鏈背後的核心演算法〉這篇文章最早釋出於《CoinRank》。
