比特币是世界上第一種成功的加密貨币，之前的嘗試都沒有像比特币這樣有效解決有關貨币的各種問題。

比特币本身是密碼學發展的産物，利用了密碼學中的很重要的“單向散列函數”以及數字簽名兩大技術來構建，今天我們來集中精力講解單向散列函數的5種重要的特性，以及比特币挖礦相關的技術原理。

下面我們先講哈希函數的特性：

單向散列函數（one-wayhash function），也就是通俗叫的哈希函數。

第一個特點：輸入可以任意長度，輸出是固定長度

哈希函數不用知道輸入信息代表的是什麼意思，也無所謂信息的長度有多長，隻要輸入hash函數出來的都是固定長度的比特值。比如非常有名的SHA256 哈希函數，輸入任何值出來的都是256比特的0和1. 輸入一本《三國演義》或者僅僅輸入一個字母a，出來的都是256位比特長度的數據。

第二個特點：計算hash值的速度比較快

這一點經常被大家所忽略，似乎是習以為常的東西就不去在意，其實這一點同樣重要，因為單向哈希的計算很快，才能保證加密或者驗證的速度。

你要得到一個hash值前面K位是0。你無法知道怎麼得到前面是這麼多0的x。

挖礦就是找nonce，就是這個随機數。

H（block header nonce）≤target

這就是比特币挖礦的基本原理，就是哈希碰撞去找到這個nonce，讓他小于一個target（比如32個0等等）。Block header（或者block head）就是區塊頭包括的信息都是所有礦工都知道的信息（比如version，prehash，merkle root，ntimenbits等等信息），所以大家競争的是誰先猜出來nonce。

備注：在二進制的世界裡，因為每一位比特都是0或者1，所以比大小，就是比前面的0的數量，前面32位是0，自然小于前面31位是0（第32位是1），這個target的所謂比大小也就是限定個範圍，因為sha256出來的數字都是256位的二進制數字（哈希函數輸出值長短固定的特性），比誰前面的0多是很方便的劃定結果值的區域的方式。這一點大家忽略的人很多，其實是一個很基礎的數學知識，值得注意。

挖礦的基本思想就是來自上述的信息。在比特币中的挖礦的過程裡實際上就是去找nonce也就是确定了輸出範圍後，去找輸入的值。H（block header nonce）≤target

當輸入的值（各種信息 nonce）進行hash運算後得到的值符合target的範圍，比如說前面35個0就可以了，你猜出來的值輸入後得到hash值前面40個都是零，那麼肯定符合要求，實際上前面35個0就滿足條件了嘛。

然後你把這個信息公布出去，别的礦工看到你的nonce值，也去hash一下，很快就知道你這個nonce是合适的，可以滿足target的要求。這裡就用到了哈希函數的計算速度快的特性（第二個特性）。

本文總結了單數散列函數也就是哈希函數的特性，這就是很多區塊鍊應用的基礎以及比特币加密挖礦的基本原理。文章開頭說過，比特币運用的密碼學除了函數函數，還有一個非常重要的内容是：數字簽名。這個我們很快就會講到。

目前世界上所謂的區塊鍊落地應用，其實有時候用的是比特币的數據結構（默克爾樹等），有時候用的是UTXO模型來結算。有的時候說是溯源，有的時候說是合約。很多的應用出來，不管是什麼樣的概念，多數都要用到哈希函數，利用哈希函數5種特性中的一部分。

随着文章講解的深入，關于比特币，關于行業的信息都在展開，慢慢的大家更能明白，為什麼說哈希函數是比特币和區塊鍊行業的基礎了。

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