Hash là gì? Tại sao Hash value lại quan trọng với bitcoin?

Hash là gì? Hash hay còn gọi là hàm băm là một trong những phần quan trọng nhất của công nghệ giữ an toàn cho mạng lưới Bitcoin.

Nó được lý giải là một hàm chuyển đổi đầu vào của các chữ cái và con số thành đầu ra được mã hóa với độ dài cố định.

Hàm băm được tạo bằng thuật toán và vô cùng cần thiết đối với khi người khi quản lý blockchain trong tiền điện tử.

Ngoài khái niệm trên còn có rất nhiều định nghĩa hàm hash là gì? Cùng chúng tôi khám phá nhé!

Hàm Hash là gì?

Hash hay còn được gọi là hashing là hàm chuyển đổi 1 giá trị sang giá trị khác. Thực tế việc băm dữ liệu là điều vô cùng phổ biến trong khoa học máy tính và được sử dụng cho rất nhiều mục đích khác nhau. Trong đó có mật mã (cryptography), nén (compression), lập chỉ mục cho dữ liệu (data indexing) hay tạo tổng kiểm tra (checksum generation).

Hashing phù hợp với cryptography bởi nó che dấu dữ liệu gốc với một giá trị khác rất tốt. Một hàm hash có thể được sử dụng để tạo ra 1 giá trị chỉ có thể được giải mã bằng cách tìm kiếm giá trị từ bảng băm (hash table). Bảng này có thể là một mảng, cơ sở dữ liệu hoặc cấu trúc dữ liệu khác. Còn cryptographic hash tốt chính là không thể đảo ngược thiết kế.

Do các giá trị băm thường nhỏ hơn bản gốc, điều này giúp tạo ra các giá trị băm trùng lắp. Chúng gọi là va chạm (collisions) và xảy ra khi các giá trị giống nhau được tạo ra từ những dữ liệu nguồn khác nhau. Các collisions sẽ được giải quyết bằng cách sử dụng nhiều hàm hash hoặc tạo ra 1 overflow table khi những giá trị băm trùng lặp xảy ra. Các collisions có thể được tránh khi bạn sử dụng giá trị hàm băm lớn.

Phần lớn mọi người đều biết hàm hash lấy 1 phần dữ liệu và biến nó trở thành 1 chuỗi các chữ cái và số. Tuy nhiên đặc điểm chính của hash value là gì thì chưa hẳn tất cả mọi người đều biết. Một biến dữ liệu sẽ luôn cho ra cùng 1 kết quả tìm kiếm.

Gần như người dùng không thể đảo ngược giao dịch và tìm thấy dữ liệu gốc. Điều này cũng có nghĩa là các hàm băm có thể được dùng để xác định rằng ai đó sở hữu 1 phần dữ liệu mà không tiết lộ chúng. Theo một cách nào đó, hash giống có tác dụng như 1 loại khóa kỹ thuật số.

Hash dùng để làm gì?

Hashing ứng dụng rộng rãi trong việc tìm kiếm, truy xuất dữ liệu trên database có kích thước lớn. Bên cạnh đó, nó còn có tác dụng làm giảm chi phí tính toán trong tập hợp dữ liệu lớn.

Hash còn được sử dụng để tạo checksums và xác thực tính toàn vẹn của tệp. Checksum là 1 giá trị nhỏ được tạo dựng trên các bit trong cùng 1 tệp hoặc khối dữ liệu cụ thể như disk image. Khi chức năng kiểm tra được chạy trên 1 bản sao của tệp (ví dụ như tệp được tải xuống từ mạng Internet). Nó sẽ tạo ra 1 giá trị băm giống y như tệp gốc. Nếu như tập tin không tạo ra cùng 1 checksum thì đồng nghĩa với việc một tập tin đã được thay đổi.

Ngoài ra, hashes cũng được sử dụng để index data. Các giá trị hash có thể được dùng để ánh xạ dữ liệu tới các nhóm riêng lẻ trong 1 bảng băm. Tương ứng với mỗi nhóm sẽ có 1 địa chỉ IP duy nhất giống như chức năng của 1 con trỏ tới dữ liệu gốc. Điều này giúp tạp ra một chỉ số nhỏ hơn đáng kể so với dữ liệu gốc cho phép những giá trị được tìm kiếm và truy cập một cách hiệu quả hơn.

Cách thức hoạt động của hàm băm – hash là gì?

Hàm hash lấy 1 phần dữ liệu và xáo trộn nó theo các cách phức tạp đến mức việc đảo ngược chúng trong thực tế gần như là không thể. Hàm băm biến đoạn dữ liệu thành mã nhị phân chỉ gồm 2 số 1 và O. Sau đó chia các con số thành nhiều phần và liên tục áp dụng 1 hàm tính toán. Kết quả cuối cùng thông thường sẽ là một chuỗi gồm 64 ký tự gồm các chữ và số.

Khi có một ai đó cố gắng đảo ngược quy trình và tạo ra số lượng kết quả tăng theo cấp số nhân. Điều này tương tự như việc bạn đang cố gắng tìm ra 1 con đường qua kính vạn hoa. Để một máy tính hack nó thì đòi hỏi phải có khả năng tính toán nhiều phép tính hơn mức cần thiết mới có thể đảo ngược được hàm băm.

Một giao dịch Bitcoin nếu muốn hoạt động cần phải được ký theo cách mà người dùng có thể truy cập công khai và không bị tiết lộ chữ ký. Nếu như không tuân thủ các quy định về Private và public key thì nó có thể bị trùng lặp với rất nhiều chữ ký khác.

Private hay public key có thể đạt được điều này bằng cách sử dụng các private key để tạo public key chữ ký xác nhận giao dịch. Điều này cũng có nghĩa là ai đó không có private key thì không thể tạo ra public key để ký.

Private key được dùng để tạo public key. Các Private key được nhân lên bằng cách sử dụng đường cong elip để tạo ra public key sau đó phải trải qua 2 hàm băm khác. Vì vậy, nếu như một người nào đó không thể thực hiện giao dịch Bitcoin mà không phá vỡ 2 hàm băm và mật mã của đường cong elip. Đây cũng có thể lý do giải thích tại sao Bitcoin có thể bị hack.

Các dạng hash phổ biến hiện nay

Hiện nay có rất nhiều dạng hash code khác nhau, tuy nhiên phổ biến nhất chính là 3 loại sau đây:

• CRC32 bao gồm 8 ký tự dựa theo thuật toán Cyclic Redundancy Check. Ưu điểm của loại hash này đó là tính toán nhanh và độ dài ngắn.
• MD5 có độ dài 32 ký tự, sử dụng thuật toán Message Digest. Hiện nay loại hash này dduocj sử dụng khá phổ biến bởi tính chính xác cao và không có quá nhiều thao tác xử lý.
• SHA-1 gồm có 40 kí tự, sử dụng thuật toán Secure Hash Algorithm vô cùng chính xác. Tuy nhiên thời gian tính toán của SHA-1 lại khá lâu.

Các loại hasing này sở hữu những tính năng nổi bật như sau:

• Tương ứng với mỗi 1 đầu vào ngẫu nhiên, hashing phải tạo ra được 1 giá trị băm tương ứng.
• Không thể dịch ngược lại từ giá trị băm quay trở về chuỗi các ký tự ban đầu.
• Đầu vào khác nhau và phải xuất ra các giá trị băm khác nhau.

Nhìn chung thì hàm hash sản xuất ra các giá trị băm ngẫu nhiên giúp nâng cáo tính an toàn và bảo mật trong liên lạc. Ngoài ra, băm còn được ứng dụng rộng rãi trong việc tìm kiếm dữ liệu và là thuật toán vô cùng hữu ích trong Encryption. Bên cạnh đó, hashing cò được sử dụng để lưu mật khẩu, xác định tính toàn vẹn dữ liệu, thiết kế đồ họa máy tính, điện tử, viễn thông,…

Ứng dụng của hàm băm trong mạng lưới Bitcoin

Hash được dùng cho mật mã bởi nó che dấu dữ liệu gốc với 1 giá trị khác. Hàm băm có thể tạo ra một giá trị mà người dùng chỉ có thể giải mã bằng cách tra cứu từ bảng băm. Một hàm hash mật mã tốt là không thể đảo ngược.

Tương ứng với các loại nén khác nhau, ví dụ như việc nén phương tiện và ảnh bị mất dữ liệu (lossy) có thể kết hợp hàm băm để giảm kích thước cho các file. Bằng cách băm dữ liệu thành các giá trị nhỏ hơn, file phương tiện có thể được nén thành các phần nhỏ hơn. Kiểu hash một chiều này không thể bị đảo ngược nhưng nó có thể tạo dữ liệu gần bằng dữ liệu gốc nhưng có yêu cầu về dung lượng đĩa ít hơn.

Hàm hash cũng được sử dụng để lập chỉ mục dữ liệu. Giá trị băm có thể được dùng để ánh xạ dữ liệu vào từng bucket trong một bảng băm. Mỗi bucker này có một địa chỉ IP duy nhất đóng vai trò như con trỏ tới dữ liệu gốc. Điều này đồng nghĩa với việc tạo 1 chỉ mục nhỏ hơn nhiều so với dữ liệu gốc cho phép giá trị được tìm kiếm cũng như truy cập được an toàn và hiệu quả hơn.

Khai thác bitcoin vô cùng tốt

Để giữ cho mạng lưới Bitcoin hoạt động một cách công bằng cho những người tham gia để tự kiếm cho mình quyền tạo khối tiếp theo. Sân chơi này sử dụng 1 cuộc đua khả năng tính toán được bắt đầu lại mỗi khi một khối được xuất bản.

Nếu như muốn giành chiến thắng trong cuộc đua đó, mỗi người cần khai thác thu thập 1 tập hợp các giao dịch bao gồm 1 tham chiếu đến khối trước đó. Tiếp theo sử dụng nó như một phần dữ liệu để đưa vào hàm băm. Kết quả hàm hash bắt đầu bằng một số không nhất định tùy thuộc vào độ khó hiện tại của mạng.

Liên kết khối

Nếu như các khối trong blockchain không được liên kết, hacker có thể lợi dụng điều này để chèn một block giả mạo. Hệ thống Bitcoin tránh điều này bằng cách liên kết từng khối với các khối trước đó bằng cách sử dụng 1 con trỏ băm (hash pointer).

Một con trỏ băm là kết quả được thực hiện từ việc băm khối trước đó trong chuỗi. Điều này đồng nghĩa với việc bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra xem các giao dịch trong khối có được tiếp tục từ những giao dịch trước hay không. Quá trình này đảm bảo toàn bộ chuỗi dữ liệu là hợp pháp và không có một khối nào được thêm vào bởi 1 công cụ khai thác chứa mã độc. Lúc này, mọi lịch sử 1 đồng coin có thể được giữ nguyên từ khi nó được khai thác.

Trong thời kỳ công nghệ thông tin ngày càng phát triển như hiện nay thì không có gì là không thể hack. Tuy nhiên hàm băm thì lại rất khó hack, người dùng sẽ phải mất hàng triệu hoặc hàng tỷ năm mới có thể hack 1 hàm băm. Về lý thuyết thì người dùng có thể phá vỡ các hàm băm được sử dụng bởi Bitcoin phơi bày nó. Nhưng thực tế các nhà phát triển lại tìm mọi cách để quản lý bảo mật mạng và ngăn chặn việc phá vỡ này. Vì vậy, người dùng hoàn toàn có thể yên tâm khi sử dụng hàm băm để mã hóa dữ liệu.

Chắc hẳn những chia sẻ trên đây của chúng tôi, các bạn đã phần nào hiểu được hash là gì? Ứng dụng của hàm băm trong mạng lưới Bitcoin. Nếu như có bất kỳ thắc mắc nào liên quan tới hàm băm hay hosting Vietnam, tên miền, VPS,… đừng quên theo dõi các bài viết tiếp sau của BKHOST nhé!