哈希函数
一个函数可以接收一个或若干个输入值，然后经由函数的运算，产生一个输出值。哈希函数则是满足所有下列条件的一类函数：
1. 接收任意长度的字符串作为输入；
2. 产生固定长度的输出值；
3. 计算时间在合理范围内。
只要满足上述条件，一个函数就可以称之为哈希函数。举个简单的例子：取模运算。任意数字对10取模后得到的结果都是0~9之间的一个数字，那取模运算在这里就算是一个哈希函数。
加密哈希函数
目前用于比特币等数字货币的哈希函数则是加密哈希函数，加密哈希函数除了拥有上述哈希函数的三个特点外，还有着更为独特的特性。
1. 无碰撞性(collision free)
无碰撞性分为强无碰撞性和强无碰撞性。
强无碰撞性：对于一个哈希函数H， 我们无法找到两个不同的 x 和 y 值， 使得 H(x)=H(y)。
弱无碰撞性：对于一个哈希函数H以及输入x值，无法找到另外一个y 值， 使得 H(x)=H(y)。
2. 隐藏性
给定H(x), 无法推测出x的值。不仅无法推测出x的值，也不能推测出关于x的任何特点，比如奇偶性等。
3. 随机性
无论x值是否相近， 经过哈希运算后得出的H(x)都是完全随机的。这个特点就是说，哪怕输入值x的长度很长，同时另一个输入值x’和x值只有一个bit 的不同，那他们经由哈希函数H后得到的结果没有任何的相关性，就像输入了两个完全不同的x值一样。
哈希加密算法是基于“消息摘要”的算法，它拥有一个大家族，主要包括MD家族和SHA家族，MD主要包括MD2、MD4和MD5；SHA又包括SHA-0、SHA-1、SHA-2（主要包括224、256、384、512）和SHA-3。
这些算法当中最核心的是MD5和SHA-256。下面分别做讨论。
MD5摘要算法
MD5即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法 5），用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的散列算法之一（又译摘要算法、哈希算法），主流编程语言普遍已有MD5实现。 将数据（如汉字）运算为另一固定长度值，是散列算法的基础原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。
MD5一度被广泛应用于安全领域。但是由于MD5的弱点被不断发现以及计算机能力不断的提升，现在已经可以构造两个具有相同 MD5的信息，使本算法不再适合当前的安全环境。目前，MD5计算广泛应用于错误检查。例如在一些BitTorrent下载中，软件通过计算MD5 和检验下载到的碎片的完整性。
MD5是输入不定长度信息，输出固定长度128-bits的算法。经过程序流程，生成四个32位数据，最后联合起来成为一个128-bits散列。基本方式为，求余、取余、调整长度、与链接变量进行循环运算。得出结果。
MD5算法底层原理：
简单概括起来，MD5算法的过程分为四步：处理原文，设置初始值，循环加工，拼接结果。
1. 处理原文
首先，我们计算出原文长度(bit)对512求余的结果，如果不等于448，就需要填充原文使得原文对512求余的结果等于448。填充的方法是第一位填充1，其余位填充0。填充完后，信息的长度就是512*N+448。
之后，用剩余的位置（512-448=64位）记录原文的真正长度，把长度的二进制值补在最后。这样处理后的信息长度就是512*(N+1)。
设置初始值
MD5的哈希结果长度为128位，按每32位分成一组共4组。这4组结果是由4个初始值A、B、C、D经过不断演变得到。MD5的官方实现中，A、B、C、D的初始值如下（16进制）：
A=0x01234567
B=0x89ABCDEF
C=0xFEDCBA98
D=0x76543210循环加工
这一步是最复杂的一步，我们看看下面这张图，此图代表了单次A,B,C,D值演变的流程。
图中，A，B，C，D就是哈希值的四个分组。每一次循环都会让旧的ABCD产生新的ABCD。一共进行多少次循环呢？由处理后的原文长度决定。- 假设处理后的原文长度是M
- 主循环次数 = M / 512
- 每个主循环中包含 512 / 32 * 4 = 64 次 子循环。
上面这张图所表达的就是单次子循环的流程。
下面对图中其他元素一一解释：
1.绿色F
图中的绿色F，代表非线性函数。官方MD5所用到的函数有四种：
F(X, Y, Z) =(X&Y) | ((~X) & Z)
G(X, Y, Z) =(X&Z) | (Y & (~Z))
H(X, Y, Z) =X^Y^Z
I(X, Y, Z)=Y^(X|(~Z))
在主循环下面64次子循环中，F、G、H、I 交替使用，第一个16次使用F，第二个16次使用G，第三个16次使用H，第四个16次使用I。
2.红色“田”字
很简单，红色的田字代表相加的意思。
3.Mi
Mi是第一步处理后的原文。在第一步中，处理后原文的长度是512的整数倍。把原文的每512位再分成16等份，命名为M0~M15，每一等份长度32。在64次子循环中，每16次循环，都会交替用到M1~M16之一。
4.Ki
一个常量，在64次子循环中，每一次用到的常量都是不同的。
5.黄色的<<
SHA256
比特币当中，想挖到矿容易吗？
为什么以及是什么导致挖矿困难？我们先看下面这个要挖到块需要满足的公式：
SHA256（SHA256（版本号+前一区块哈希值+Merkle根哈希+时间戳+难度值+随机数））≤ 目标值小括号内的是区块里面的信息，通过两次SHA256哈希算法，而且每次跳动都是巨变的。
SHA-2是一系列SHA算法变体的总称，其中包含如下子版本：
l SHA-256：可以生成长度256bit的信息摘要。
l SHA-224：SHA-256的“阉割版”，可以生成长度224bit的信息摘要。
l SHA-512：可以生成长度512bit的信息摘要。
l SHA-384：SHA-512的“阉割版”，可以生成长度384bit的信息摘要。
显然，信息摘要越长，发生碰撞的几率就越低，破解的难度就越大。但同时，耗费的性能和占用的空间也就越高。
明文：abcd
MD5摘要：e2fc714c4727ee9395f324cd2e7f331f
SHA-256摘要：
88d4266fd4e6338d13b845fcf289579d209c897823b9217da3e161936f031589
合成摘要：
e2fc714c4727ee93209c897823b9217da3e161936f031589有兴趣的朋友，请关注微信公众号，有机会获取平台代币：
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