『区块链』密码学原语如何应用？解析单向哈希的妙用( 三 ) |算法|技术|设计|

基于哈希算法的输入敏感性，接收方可以知道至少有一个比特的数据被篡改了，但不知道具体在哪里。发送方不得不对所有数据进行重发，在这种情况下，攻击者很容易对隐私保护方案实施拒绝服务攻击。
为了解决这一点，本改进方案中，将原始文件分成一系列数据块，为每一个数据块分别计算哈希值。接收方验证的过程与方案1相似，区别在于可以对具体的数据块进行验证，一个数据块被篡改，导致的哈希值不匹配不会影响到其他数据块的验证，由此实现了篡改定位需求。
这里中间缺了关键的一步，即如何高效灵活地传输这些哈希值，并在原始文件很大时，灵活支持部分数据的获取和验证？
解决这些问题的要点，在于利用好哈希树的特性。

本文插图
哈希树中，最底层的叶子层是各个数据块的哈希值，往树根的方向迭代哈希计算。即把相邻的两个节点的哈希值串连之后，再进行哈希运算，这样每两个哈希值就生成一个新的哈希值，重复以上计算过程，直到仅剩下一个哈希值（根哈希），最终形成一棵倒挂的树。
在哈希值传输方面，接收方只需要通过可信信道下载一个根哈希，其他数据都可以通过低成本低密级信道传输。
在支持部分数据的获取和验证方面，接收方只需要获取所需的部分数据块、根哈希，途经分支节点的哈希值，以O(log(n))的时间复杂度便可完成数据的验证，并实现被篡改数据块的快速定位。
除了哈希树之外，根据业务需求的差异，单向哈希还能用于构造有向无环图等更复杂的数据结构。一般而言，其作用相当于连接各个数据点的锁扣，为相关数据建立公开可验证的密码学约束，使之难以被篡改，以此保障数据的正确性。

本文插图
正是：隐私数据真假难分辨，单向哈希守正不轻挠！
单向哈希是密码学中处于核心地位的密码学原语，可用于构建难以篡改的可信数据源、高效灵活的数据完整性验证机制等，以此来保障隐私保护方案中隐私数据的正确性。
本论中，我们介绍了单向哈希的基础应用，在往后的文章中，我们还会进一步介绍单向哈希的高级应用，包括构造密码学承诺、零知识证明等。
同时，作为密码学中久经考验的基本组件，除了单向哈希，密码学原语还包括数据编解码、对称加密、非对称加密、数字签名等，基础密码学原语还能进一步组成更高级的密码学组件。在这一系列中，我们将逐一展开与隐私保护密切相关的密码学原语的分享，欲知详情，敬请关注下文分解。