Hash là gì? Hiểu rõ "vũ khí mật mã" của blockchain trong 5 phút

Question

Nói một cách thật lòng, hash trông có vẻ phức tạp, nhưng thực ra chỉ đơn giản là: Nén dữ liệu có kích thước bất kỳ thành một chuỗi mã hóa cố định độ dài.

Ví dụ, bạn đưa “Gate” và “gate” vào thuật toán SHA-256, kết quả hoàn toàn khác nhau — chỉ cần thay một chữ cái cũng đủ làm đảo lộn tất cả. Nhưng bất kể bạn nhập dữ liệu lớn thế nào, đầu ra luôn luôn là 256 bit (tương đương 64 ký tự). Giống như một chiếc máy nén ma thuật, dữ liệu lớn bao nhiêu đi nữa, đầu ra vẫn là một “dấu vân tay” có kích thước cố định.

Tại sao điều này lại quan trọng?

Tiền mã hóa dựa vào hash để duy trì toàn bộ hệ sinh thái.

Trong khai thác mỏ (mining): Thợ mỏ phải thử nhiều đầu vào khác nhau liên tục, để hash bắt đầu bằng một số lượng 0 nhất định mới được coi là hợp lệ. Đây gọi là “bằng chứng công việc” — bạn phải bỏ ra sức lực tính toán thật sự để đoán. Nếu ai đó cố gắng gian lận, thay đổi một chút dữ liệu trong block, hash sẽ thay đổi ngay lập tức, và toàn bộ các block phía sau đều phải tính lại — chi phí quá cao, không thể làm được dễ dàng.

Về mặt an ninh: Hash có ba nguyên tắc vàng —

Chống va chạm: Gần như không thể tìm ra hai đầu vào khác nhau mà cho ra cùng một hash (dù có lý thuyết, cũng phải mất hàng triệu năm tính toán)
Tính một chiều: Từ hash để tìm ra đầu vào ban đầu? Mơ đi! Chỉ có thể thử từng khả năng, độ khó tăng theo cấp số nhân
Nhạy cảm với dữ liệu: Chỉ cần thay một chút xíu trong đầu vào, là kết quả hash sẽ khác hẳn

Ứng dụng trên chuỗi (blockchain) như thế nào?

Bitcoin dùng SHA-256 (thuộc gia đình SHA-2, hiện là an toàn nhất) để đóng gói các giao dịch thành các khối (block), rồi dùng hash liên kết các khối lại với nhau — chính là ý tưởng “chuỗi” (chain). Mỗi khối chứa hash của khối trước đó, tạo thành một chuỗi mật mã không thể sửa đổi. Muốn sửa dữ liệu lịch sử? Không thể, trừ khi tính lại toàn bộ chuỗi, và vượt qua được sức mạnh tính toán của cả mạng lưới — đó là lý do tại sao Bitcoin khó bị tấn công.

Càng nhiều sức mạnh tính toán (hash power) trong mạng, chuỗi càng an toàn. Độ khó của khai thác tự động điều chỉnh để trung bình mỗi 10 phút có một khối mới. Càng nhiều thợ mỏ, hệ sinh thái càng mạnh.

Cơ chế nền tảng

Hash không chỉ là một phép mã hóa phức tạp, nó giải quyết một vấn đề cốt lõi: Làm thế nào để chứng minh tính toàn vẹn của một tập dữ liệu lớn chỉ với một lượng nhỏ dữ liệu? Không cần lưu trữ và so sánh toàn bộ dữ liệu, chỉ cần so sánh hash là đủ. Điều này cực kỳ quan trọng trong blockchain, cơ sở dữ liệu, xác thực tệp tin và nhiều lĩnh vực khác.

Nói đơn giản, nếu không có hàm hash, thế giới mật mã hiện đại không thể tồn tại, và chắc chắn là không có blockchain. Nó chính là hạ tầng của toàn bộ hệ sinh thái.