Hash là gì?

Hash là một chuỗi độc nhất gồm các chữ cái và số được tạo ra bởi một hàm toán học gọi là hàm băm (hash function). Nó hoạt động như một dấu vân tay kỹ thuật số cho bất kỳ dữ liệu nào—cho dù đó là mật khẩu, tệp tin, hay giao dịch blockchain. Ví dụ, khi băm từ " Blockchain " bằng thuật toán SHA-256 sẽ tạo ra một chuỗi có độ dài cố định như 12a8f...71b3 (đã rút gọn để dễ hiểu). Thậm chí chỉ thay đổi một chữ cái (ví dụ: "blockchain") cũng sẽ tạo ra một hash hoàn toàn khác.

Hash đóng vai trò quan trọng trong việc xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu và bảo mật hệ thống trong mật mã học, blockchain và phát triển phần mềm.

Hash hoạt động như thế nào?

Quá trình băm bao gồm ba bước cơ bản:

Đầu vào: Bất kỳ dữ liệu nào (văn bản, số, tệp) được đưa vào hàm băm.
Xử lý: Hàm này xáo trộn dữ liệu bằng các phép toán phức tạp để tạo ra một đầu ra độc nhất.
Đầu ra: Một hash có độ dài cố định được tạo ra, bất kể kích thước đầu vào là bao nhiêu.

Các đặc tính chính của hash:

Quá trình một chiều: Bạn không thể dùng kỹ thuật đảo ngược để tìm ra dữ liệu gốc từ hash của nó.
Tốc độ: Các hàm xử lý đầu vào nhanh chóng (ví dụ: SHA-256 chỉ mất vài micro giây).
Hiệu ứng thác đổ: Một thay đổi nhỏ ở đầu vào (ví dụ: thêm một dấu chấm) tạo ra một hash hoàn toàn khác.

Ví dụ thực tế:

Các thợ đào Bitcoin cạnh tranh để tìm một hash bắt đầu bằng nhiều số không (ví dụ: 0000000000...) bằng cách điều chỉnh một số ngẫu nhiên (nonce) trong khối. Thợ đào đầu tiên giải được câu đố này sẽ nhận được phần thưởng Bitcoin. Quá trình này, được gọi là Proof of Work (Bằng chứng công việc), bảo mật cho mạng lưới.

Giải thích về Hàm Băm

Hàm băm được thiết kế đặc biệt để tạo ra hash giúp xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu. Các yêu cầu của những hàm này trong blockchain bao gồm:

Tính xác định: Điều này có nghĩa là cùng một đầu vào sẽ luôn tạo ra cùng một đầu ra. Không có sự thay đổi nào trong kết quả hash trừ khi dữ liệu đầu vào thay đổi.
Tính toán nhanh: Hàm băm phải có khả năng trả về hash của dữ liệu đầu vào một cách nhanh chóng, giúp tăng tốc độ xử lý.
Kháng tiền ảnh: Việc đảo ngược hàm phải là bất khả thi về mặt tính toán, nghĩa là bạn không thể tái tạo dữ liệu đầu vào từ hash của nó.
Thay đổi nhỏ ở đầu vào làm thay đổi lớn ở hash: Ngay cả một sửa đổi nhỏ trong đầu vào cũng sẽ dẫn đến một đầu ra hash hoàn toàn khác, được gọi là hiệu ứng thác đổ.
Kháng va chạm: Hai đầu vào khác nhau không nên tạo ra cùng một đầu ra hash.

Các hàm băm phổ biến trong tiền điện tử:

SHA-256: Được sử dụng bởi Bitcoin và các hệ thống truyền thống (ví dụ: chứng chỉ TLS/SSL).
Keccak-256: Lựa chọn của Ethereum cho hợp đồng thông minh và địa chỉ ví.
Scrypt: Được thiết kế bởi Litecoin để hạn chế sự thống trị của máy đào ASIC.

Trường hợp sử dụng thực tế:

Khi bạn gửi tiền điện tử, chi tiết giao dịch của bạn được băm và thêm vào một khối. Mỗi khối tham chiếu đến hash của khối trước đó, tạo thành một chuỗi không thể phá vỡ. Nếu ai đó thay đổi một giao dịch trong quá khứ, mọi hash tiếp theo sẽ thay đổi, ngay lập tức cảnh báo mạng lưới về việc giả mạo.

Thuật ngữ chuyên ngành

Hash