Hash (Hàm băm) được xem là công nghệ nền móng cho trong thế giới Crypto. Vậy Hashing và Hashrate là gì? Tại sao chúng có ý nghĩa quan trọng như vậy?
Hash là gì?
Hash (hàm băm) là bất kỳ hàm nào có thể được sử dụng để ánh xạ dữ liệu có kích thước tùy ý thành các giá trị kích thước cố định. Các giá trị được trả về bởi hàm băm được gọi là giá trị băm, mã băm, thông điệp băm, hoặc đơn giản là “hash”.
Như bạn có thể thấy, trong trường hợp SHA-256, cho dù đầu vào của bạn lớn hay nhỏ như thế nào đi chăng nữa, thì đầu ra bạn nhận được sẽ luôn có độ dài 256 bit cố định. Điều này trở nên quan trọng khi bạn xử lý một lượng lớn dữ liệu và giao dịch. Khi đó, thay vì bạn phải xử lý toàn bộ lượng dữ liệu đầu vào (có thể có kích thước rất lớn), bạn chỉ cần xử lý và theo dõi một lượng dữ liệu rất nhỏ là các giá trị băm.
Ví dụ, khi bạn download một video trên YouTube có dung lượng 50 MB và thực hiện hashing trên nó bằng thuật toán băm SHA-256, thì đầu ra bạn thu được sẽ là một giá trị băm có độ dài 256 bit. Tương tự, nếu bạn lấy một tin nhắn văn bản có dung lượng 5 KB, để hashing bằng SHA-256 thì giá trị băm đầu ra bạn thu được vẫn sẽ là 256 bit.
Trong blockchain, các giao dịch có độ dài khác nhau sẽ được băm thông qua một thuật toán băm nhất định và tất cả đều cho đầu ra có độ dài cố định bất kể độ dài của giao dịch đầu vào là bao nhiêu. Chẳng hạn, Bitcoin sử dụng thuật toán SHA-256 để băm các giao dịch cho kết quả đầu ra có độ dài cố định là 256 bit (32 byte) cho dù giao dịch chỉ là một từ hoặc giao dịch phức tạp với lượng dữ liệu khổng lồ.
Điều làm cho việc theo dõi các giao dịch trở nên dễ dàng hơn khi truy xuất và theo dõi lại các giá trị băm. Kích thước của hàm băm sẽ phụ thuộc vào hàm băm được sử dụng.
Hàm băm mật mã
Hàm băm mật mã hóa (Cryptographic Hash Function) chính là cốt lõi của Cryptocurrency. Nhờ chúng, blockchain và các hệ thống phân tán khác có thể đạt được tính toàn vẹn và bảo mật của dữ liệu ở mức độ cao.
Hàm băm mật mã về cơ bản cần đảm bảo các tính chất sau:
- Tính tất định, nghĩa là cùng một thông điệp đầu vào luôn tạo ra cùng một hàm băm.
- Tính hiệu quả. Có khả năng tính toán nhanh chóng giá trị băm của bất kỳ thông điệp nào.
- Tính nhạy cảm. Đảm bảo rằng bất kỳ một thay đổi nào, dù là nhỏ nhất trên dữ liệu đều sẽ gây ra sự thay đổi cực lớn trên giá trị băm và tạo ra giá trị băm hoàn toàn khác, và không hề có liên hệ gì với giá trị băm cũ (hiệu ứng tuyết lở).
Hashing là gì?
Hashing là quá trình chuyển đổi đầu vào gồm các chữ cái và ký tự có kích thước không cố định để tạo đầu ra có kích thước cố định. Quá trình này được thực hiện bằng cách sử dụng các thuật toán Hashing.
Thông thường, các thuật toán Hashing của tiền mã hóa được thiết kế như các hàm băm (hash) một chiều, nghĩa là chúng không thể chuyển đổi trở lại một cách dễ dàng mà phải mất nhiều thời gian & tài nguyên tính toán.
Nói cách khác, có thể dễ dàng tạo kết quả đầu ra từ dữ liệu đầu vào. Nhưng khó có thể chuyển đổi theo hướng ngược lại. Việc tìm được dữ liệu đầu vào càng khó khăn, thì tính bảo mật của thuật toán hashing đó càng cao.
Hashrate là gì?
Hashrate có thể hiểu là tỷ lệ băm, là thông số đại diện cho sức mạnh tính toán, giải thuật toán của máy tính để mã hóa dữ liệu theo một hàm băm được sử dụng trong các mạng lưới, với cơ chế đồng thuận Proof of Work như SHA-256 của Bitcoin, Ethash của Ethereum, Equihash của Zcash,…
Hashrate đại diện cho sức mạnh tính toán trong mạng, khả năng bảo mật và khả năng chống tấn công tổng thể của mạng.
Hàm băm (Hash) hoạt động như thế nào?
Các hàm băm khác nhau sẽ tạo ra các kết quả đầu ra có kích thước khác nhau, nhưng kích thước của các kết quả đầu ra có thể nhận được luôn cố định, không đổi.
Ví dụ:
Thuật toán SHA-256 chỉ có thể tạo ra các kết quả đầu ra có kích thước 256 bit.
Thuật toán SHA-1 sẽ luôn tạo ra một kết quả đại diện có kích thước 160-bit.
Để minh họa, hãy chạy các từ “Binance” và “binance” qua thuật toán băm SHA-256.
Có thể thấy một thay đổi nhỏ (viết hoa chữ cái đầu tiên) dẫn đến một giá trị băm hoàn toàn khác. Tuy nhiên, do chúng ta đang sử dụng SHA-256, các kết quả đầu ra luôn có kích thước cố định là 256-bit (hoặc 64 ký tự) – cho dù kích thước dữ liệu đầu vào là bao nhiêu. Hai kết quả đầu ra này vẫn giữ nguyên cho dù chúng ta chạy hai từ này qua thuật toán này bao nhiêu lần.
SHA là từ viết tắt của Secure Hash Algorithms (Thuật toán Băm Bảo mật). Đây là một tập hợp các hàm băm mật mã hóa, bao gồm các hàm băm SHA-0, SHA-1 và các nhóm hàm băm SHA-2 và SHA-3. SHA-256 cùng với SHA-512 và các hàm băm khác, thuộc về nhóm hàm băm SHA-2. Hiện nay, chỉ các nhóm SHA-2 và SHA-3 được xem là các nhóm hàm băm bảo mật.
Bitcoin Hashrate: Mối quan hệ giữa Hashrate với giá Bitcoin
Trong mạng lưới Bitcoin, Hashrate của Bitcoin là tốc độ tính toán của máy đào (Miner) để giải thuật toán SHA-256, nó còn được xem là sức mạnh băm (Hash power), băm trên giây (Hash per second) là thước đo hiệu suất của miner. Nó là đơn vị đại diện cho số lượng tính toán SHA-256 kép được thực hiện trong một giây.
Nhìn chung nhiều người thường đồng ý sự suy giảm của Hash Rate cũng chứng minh các miner đã rời bỏ mạng dẫn đến giá BTC sụt giảm và ngược lại.
Như hình trên đại diện Total Hash Rate của Bitcoin từ lúc ra đời tới thời điểm hiện tại. Nó có nhiều tương quan với giá BTC, vì vậy một số nhà phân tích on-chain thường quan sát sự tăng giảm của Total Hash Rate để dự đoán xu hướng giá của BTC.
Tầm quan trọng của Hàm băm trong Crypto
Các hàm băm truyền thống có nhiều trường hợp sử dụng, bao gồm tra cứu cơ sở dữ liệu, phân tích tệp lớn và quản lý dữ liệu.
Mặt khác, các hàm băm mật mã còn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng bảo mật thông tin, chẳng hạn như xác thực thông điệp và dấu vân tay kỹ thuật số. Khi được sử dụng trong Bitcoin, các hàm băm mật mã là một phần thiết yếu của quá trình đào Bitcoin và cũng góp phần tạo ra các địa chỉ và khóa mới.
Hàm băm thật sự là một công cụ mạnh mẽ khi cần xử lý một lượng thông tin lớn. Ví dụ, chúng ta có thể chạy một tệp hoặc tập dữ liệu lớn thông qua hàm băm và sau đó sử dụng kết quả đầu ra từ của nó để nhanh chóng xác minh tính chính xác và tính toàn vẹn của dữ liệu. Điều này là có thể bởi vì tính chất tất định của các hàm băm, đầu vào sẽ luôn dẫn đến một đầu ra ngắn gọn. Nhờ vào kỹ thuật này, sẽ không còn phải lưu trữ và “ghi nhớ” một lượng thông tin lớn nữa.
Hashing là quy trình đặc biệt hữu ích trong công nghệ blockchain. Blockchain Bitcoin có một số hoạt động sử dụng quy trình Hashing, hầu hết các hoạt động đó là trong quá trình mining. Trên thực tế, gần như tất cả các giao thức cryptocurrency đều dựa vào Hashing để liên kết và rút gọn các nhóm giao dịch thành các khối và cũng để tạo ra các liên kết mật mã giữa mỗi khối.
Tổng kết
Xương sống của ngành công nghiệp crypto là blockchain – một sổ cái toàn cầu được hình thành bằng cách liên kết các khối dữ liệu giao dịch riêng lẻ với nhau. Blockchain chỉ chứa các giao dịch được xác thực, giúp ngăn chặn các giao dịch gian lận và Double spending. Quá trình xác nhận dựa trên dữ liệu được mã hóa cần phải sử dụng băm thuật toán. Vì vậy, mọi thao tác khai thác tiền điện tử liên quan đến việc làm việc với hàm băm này.
PCB Tổng hợp
