哈希函数的概念可以追溯到20世纪50年代，当时它主要用于数据结构中，如哈希表，用来快速定位和检索数据。后来哈希函数经历了一系列的发展，旧的标准不断被更安全的新标准所替代：
MD4—>MD5—>SHA0—>SHA1—>SHA2—>SHA3
目前最先进的标准是 SHA-3，SHA-3 基于 Keccak 算法，由比利时密码学家设计，并在2015年成为 NIST 的标准。
什么是哈希函数
哈希函数，也称为散列函数。它将任意长度的输入（通常称为“消息”），通过数学算法转换成固定长度的字符串，这个输出通常称为哈希值、散列值、消息摘要或者数字指纹。下图以 SHA3-256 哈希函数来展示，无论输入什么，输出都是一个长度为64的十六进制字符串。
哈希函数比喻
你可以把哈希函数当做一台精密的蔬果汁机，想象一下，你有各种各样的水果和蔬菜，比如苹果、香蕉、胡萝卜、西红柿等。无论你放入多少种类和数量的水果蔬菜（输入），它们在机器里都会被切割、压榨（哈希计算），最终给你一杯特定容量的蔬果汁（哈希值）。放入不同种类数量的水果蔬菜，会给出不同味道的蔬果汁，你从蔬果汁中也没法准确推断出所使用原料的种类和数量。
哈希算法的特征
- 正向快速：无论输入的长度有多大，都能够快速计算出哈希值。比如把一个字符或者一本书的所有文字作为输入，都可以快速计算出哈希值。
- 逆向困难：通过哈希值，无法在有限时间内逆向推出输入。比如通过哈希值0x8a5e1d339fafc39350fd8cf1d7ca7982091c27f6b77f75bd4ddab3df425b4f8c，无法逆向推出输入是123.
- 输入敏感：输入的微小变化，会导致输出的显著变化。比如123和124的哈希值千差万别，看上去没有任何关联。
- 避免碰撞：很难找到两个不同的输入，使得输出的哈希值一致（即发生碰撞）。比如很难找到除123之外的另一个输入，使它的哈希值也是0x8a5e1d339fafc39350fd8cf1d7ca7982091c27f6b77f75bd4ddab3df425b4f8c。
- 不可预测：通过输入无法预测输出，所以挖矿时随机数nonce只能从1开始累加。
区块链中的应用
哈希函数在区块链技术中起到关键作用，主要应用在这几个方面：
- 确保交易数据的完整性和不可篡改性。每笔交易的哈希值都是独一无二的，任何细微的数据变化都会导致哈希值的巨大变化，使得网络参与者能够迅速发现交易数据被篡改的行为。
- 将各个区块串联起来形成区块链，每个区块包含前一个区块的哈希值，从而确保了链上数据的连贯性和不可逆性。
- 用于构建 Merkle 树以高效验证数据。
- 实施工作量证明机制来增强区块链的安全性，通过解决计算难题来限制新区块的生成速度。
另外，哈希函数还与非对称加密结合，为交易提供数字签名，确保了交易的真实性。这些应用共同，保障了区块链网络的安全性和可靠性。
