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比特币的详细解释

这几年来，比特币的概念被炒得非常火爆。然而“比特币”、“区块链”又是非常难理解的概念，知其然容易，知其所以然很难。诚然，构建比特币世界使用的知识非常之广，如“密码学”、“概率论”、“数据结构”、“博弈论”等等，这些学科的难度也都较大。因此关于比特币的学术性文献，一般都晦涩难懂，阅读起来非常困难。而阅读科普性质的文章，寥寥几千字又很难说清比特币的实质。

“详解比特币”系列文章，致力于以浅显易懂的方式详细且全面地解释比特币的原理。

可以断言，比特币完全建立在密码学之上，没有密码学就没有比特币。如果说理解比特币的难度是五颗星，那么其中四颗都在密码学。因此我将以很大篇幅着重介绍比特币中的密码学原理。本篇文章，将介绍其中的灵魂部分——哈希函数。哈希函数就像三角函数一样，是一类函数的统称。SHA1，SHA256，MD5等都属于哈希函数。无论名字怎么古怪，他也就不过是个函数，就像一次函数和二次函数一样，每输入一个数，这个函数就能输出一个数。但无论是哪个哈希函数，其算法本身都很复杂，并不像一次函数、二次函数那样可以简洁明了地给出一个表达式。直接写出具体算法意义不大，因此本文只描述哈希函数的性质。（由于比特币使用SHA256，下文如不做特别说明，哈希函数均指SHA256这个特定的哈希函数）


一、哈希函数可以生成内容摘要

首先，以文献的内容摘要作为类比。任何一篇学术论文都要写内容摘要，因为学术论文通常都是很长的，难以在短时间之内通篇阅读。当我拿到一篇文献，如何在不阅读全文的前提下，得知这是不是我想查阅的文献呢？答案就是阅读其内容摘要。合格的内容摘要具有如下几个特点：第一，任何一篇文献的内容摘要都不能和其他文献的内容摘要完全相同；第二，内容摘要必须比文献本身简短得多；第三，通过内容摘要，一定可以反向查找到这篇文章的全文。下面可以看到哈希函数的性质几乎与内容摘要完全相同。

哈希函数是对于任意长度的二进制输入，通过特定算法计算得出256位的二进制输出。（特别说明：所有计算机采用相同的方法计算哈希函数，也就是同一个输入，不管哪个计算机来计算，输出值相同）某种意义上，哈希函数就是给一个任意的二进制数生成该数摘要的函数

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