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區塊鏈中的SHA-256：深度技術分析
什麼是SHA-256？
SHA-256 (安全哈希算法)是一種由美國國家安全局開發的著名加密哈希算法。SHA-256的主要功能是將隨機數據集轉換爲固定長度的值，這些值作爲該數據的唯一標識符。
生成的哈希值與原始數據的重復值進行比較，這些重復值無法向後提取。該算法在與信息安全相關的各種應用和服務中得到了廣泛應用。此外，它還作爲加密貨幣挖掘操作的關鍵技術。
SHA-256 屬於 SHA-2 加密算法家族，該家族是基於 1995 年首次爲民用而創建的 SHA-1 算法開發的。SHA-2 算法本身是由 NSA 在 2002 年春季開發的。在三年內，NSA 發布了關於在民用項目中使用 SHA 技術的專利。
2012年，國家標準與技術研究院創建了一個更新版本的算法：SHA-3。最終，這個新算法將取代當前的主要算法SHA-2和過時但仍在使用的SHA-1。
SHA-256的工作原理
哈希總和在經典意義上並不是一種數據加密技術，這解釋了反向解密數據的不可能性。它是一種對任何數量數據的單向加密。所有SHA算法都基於Merkle-Damgård方法：數據被劃分爲均勻的組，每組都經過一個單向壓縮函數。結果是數據長度減少。
這種方法有兩個顯著的優勢：
超越加密貨幣的應用
每個互聯網用戶，無論是知情還是不知情，每天都在與 SHA-256 互動：保護每個網站的 SSL 安全證書包含 SHA-256 算法。這對於建立和驗證與網站的安全連接是必要的。
SHA-256的優點
SHA-256 是所有挖礦算法中最廣泛使用的。它已證明自己是一個抗破解的(，雖然偶爾有少數例外)，且是一個高效的挖礦任務和其他目的的算法。該算法通過其復雜的輸入數據轉換爲加密哈希的過程提供了卓越的安全性。
SHA-256的局限性
SHA-256 的主要缺點是它容易導致挖礦集中化：擁有最大計算能力的礦工獲得更大份額的 cryptocurrency，這排除了加密貨幣的基本原則之一——去中心化。
在大型投資者開始投資於工業 比特幣 挖礦的計算能力後，挖礦難度增加了多倍，並開始需要卓越的計算能力。這個缺陷在其他更現代且爲加密貨幣挖礦量身定制的協議中得到了改善，例如 Scrypt。盡管今天 SHA-256 佔據了加密貨幣市場的很大一部分，但它的影響力將會因爲更加安全和先進的協議而減弱。
經過一段時間，SHA-1 算法由於可能發生衝突而停止提供必要的可靠性。SHA-256 和 SHA-512 相比，能夠更好地保護自己免受這種缺陷的影響，但發生的概率仍然存在。
使用SHA-256進行挖礦
在SHA-256上進行挖礦，像在任何其他算法上一樣，是通過挖礦軟件基於之前區塊的數據解決復雜的密碼學任務的過程。
使用 SHA-256 函數進行挖礦可以通過三種方式進行：
在挖礦中，哈希值用於作爲現有區塊的標識符，並根據先前的區塊創建新的區塊。挖礦過程在界面上顯示爲 "accepted f33ae3bc9..."，其中 f33ae3bc9 是哈希值，是用於解密的數據的一部分。主區塊由大量相似的哈希值組成。
因此，使用 SHA-256 算法進行挖礦意味着不斷選擇正確的哈希值，對數字進行排序以創建一個新塊。你的計算能力越強，獲得正確區塊的機會就越大：對不同哈希值進行排序的速度取決於你的硬件能力。
鑑於比特幣是基於SHA-256算法構建的，因此需要極大的計算能力才能進行競爭性挖礦。這是因爲在比特幣挖礦中，專用集成電路（ASIC）的生產已經建立了相當長的時間。ASIC在社區中受到不同程度的歡迎，使得挖掘比特幣和其他加密貨幣使用SHA-256算法變得更快、更高效和更便宜。
使用SHA-256算法的加密貨幣
SHA-256 是一種經典的 代幣 算法：主要的加密貨幣 - 比特幣 - 是基於它的。因此，比特幣的分叉也使用此算法：比特幣現金、比特幣黃金、鑽石。
除此之外，SHA-256 還用於：
SHA-256 算法也被用作 Litecoin 加密貨幣中的一個子程序，而那裏的主要挖礦算法是 Scrypt。
數字資產的安全隱患
SHA-256 提供的安全性對於維護區塊鏈的完整性至關重要。該算法對預映像攻擊的抵抗力 ( 從輸出中尋找輸入 ) 使其在保護各種平台上的數字資產時具有高度價值。專業交易者和投資者在主要交易所中通常在評估加密貨幣的安全基礎時考慮底層哈希算法。
在審查區塊鏈安全時，哈希函數作爲確保數據不可變性的主要機制。任何嘗試更改交易數據的行爲都需要重新計算所有後續區塊——在沒有控制網路大多數處理能力的情況下，這是一個計算上不可能的任務。