SHA-256

比特币几乎处处依赖这同一个函数：区块哈希、交易 ID、默克尔树、地址校验和，以及助记词中的校验和。其输出为256位，以64个十六进制字符表示，取自约1.2乘以10的77次方个取值构成的空间。正是这套算术，在您的比特币发往任何地方之前，就能发现输错的地址。

运作方式

SHA-256将输入切分为多个512位的数据块，并让每个数据块经过64轮移位、循环移位和加法运算的混合处理。

被混合的状态是八个32位的字，其初始值取自前八个素数平方根的小数部分，而64个轮常数则取自前64个素数的立方根。这样的来源正是关键所在：这些数字不可能出于某种隐藏的理由而被选定，设计者借此论证算法中没有后门。该算法由美国国家安全局设计，并由 NIST 于2001年发布，现行规范为 FIPS 180-4。

比特币真正用到的是三个特性。该函数是确定性的，因此任何地方的任何机器，对相同的字节都会得出相同的摘要。它具有雪崩效应，输入改变一个比特，输出中约一半的比特会随之改变，且两者之间没有任何规律可循。它还能抵御反向运算：目前没有人找到比暴力破解更快的方法，既无法从摘要恢复出输入，也无法构造出两个摘要相同的输入。SHA-1在2017年2月被实际碰撞攻破，研究人员为此耗费了大量计算，而这一结果完全没有延伸到 SHA-2。

比特币很少只调用一次。区块头、交易 ID、默克尔节点，以及点对点消息上的校验和，都使用双重哈希，即对摘要再做一次哈希。地址哈希则走另一条路径，即对 SHA-256摘要再应用 RIPEMD-160，传统地址的20字节载荷由此而来。Taproot 又一次打破了这一模式：BIP340 定义了带标签的哈希，只调用一次 SHA-256，并附带一个用于域分离的前缀，使某一用途的签名无法被重放用于另一用途。

在哪里会遇到它

区块浏览器中每一个64字符的十六进制字符串，都是 SHA-256的输出。其中包括您粘贴到支持工单中的交易 ID，以及以一长串零开头的区块哈希，后者正是满足目标值的区块头的样子。

持有比特币时，有两处与您直接相关。助记词带有用该函数生成的校验和：12个单词编码了128位随机数，外加取自该随机数 SHA-256摘要的4位校验位，因此有一个单词错误的助记词，约有15/16的概率会被拒绝，而不会悄无声息地打开一个空钱包。传统地址也有类似的防护，即经两次 SHA-256运算得到的4字节校验和，使随机输入错误恰好产生有效地址的概率约为43亿分之1。

挖矿硬件的用途仅限于此。ASIC 是只计算这一个函数的芯片，因此比特币矿机无法改作基于其他算法的区块链，而 SHA-256币这一说法指的是整个分叉家族。请注意这一切的局限：校验和能发现您输错的地址，却发现不了被恶意软件替换成另一个完全有效、但并不属于您的地址。