Hashcash là gì?

Hashcash là một hệ thống chứng minh công việc (Proof-of-Work – PoW) được thiết kế để chống lại thư rác và các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DoS). Nó yêu cầu người gửi thực hiện một lượng nhỏ công việc tính toán trước khi gửi email hoặc thực hiện một hành động nào đó trên mạng. Công việc này liên quan đến việc tìm kiếm một giá trị cụ thể (nonce) sao cho hàm băm của dữ liệu đầu vào (bao gồm cả nonce) đáp ứng các tiêu chí nhất định (thường là bắt đầu bằng một số lượng bit 0 nhất định).

Cách thức hoạt động:

  1. Tạo tem Hashcash: Người gửi email sẽ tạo ra một “tem” Hashcash bằng cách kết hợp nội dung email, địa chỉ email của người nhận, thời gian và một nonce.
  2. Tính toán hàm băm: Tem Hashcash được đưa vào một hàm băm (thường là SHA-256) để tạo ra một chuỗi băm.
  3. Kiểm tra tiêu chí: Người gửi sẽ thay đổi nonce liên tục và tính toán lại hàm băm cho đến khi chuỗi băm đáp ứng tiêu chí đã định (ví dụ: bắt đầu bằng 4 số 0).
  4. Gửi email: Khi tìm thấy nonce phù hợp, tem Hashcash được thêm vào tiêu đề email và email được gửi đi.
  5. Xác minh: Người nhận email có thể dễ dàng xác minh tính hợp lệ của tem Hashcash bằng cách tính toán lại hàm băm và kiểm tra xem nó có đáp ứng tiêu chí hay không.

Hàm băm là gì?

Hàm băm là một hàm toán học chuyển đổi dữ liệu đầu vào có kích thước bất kỳ thành một chuỗi đầu ra có kích thước cố định. Các đặc điểm quan trọng của hàm băm:

  • Tính xác định: Cùng một đầu vào luôn cho ra cùng một đầu ra.
  • Tính một chiều: Không thể đảo ngược quá trình từ đầu ra để tìm lại đầu vào.
  • Tính phân tán: Một thay đổi nhỏ trong đầu vào sẽ dẫn đến một thay đổi lớn trong đầu ra.
  • Tính chống va chạm: Rất khó để tìm thấy hai đầu vào khác nhau cho ra cùng một đầu ra.

Ứng dụng của Hashcash và hàm băm

  • Chống thư rác: Hashcash làm cho việc gửi một lượng lớn email rác trở nên tốn kém về mặt tính toán, giúp giảm thiểu thư rác.
  • Chống tấn công DoS: Hashcash yêu cầu kẻ tấn công thực hiện một lượng lớn công việc tính toán, làm giảm hiệu quả của các cuộc tấn công DoS.
  • Bitcoin và các loại tiền điện tử: Hashcash được sử dụng trong quá trình “đào” Bitcoin để xác minh các giao dịch và tạo ra các khối mới trên blockchain.
  • Lưu trữ mật khẩu: Hàm băm được sử dụng để lưu trữ mật khẩu một cách an toàn. Thay vì lưu trữ mật khẩu gốc, hệ thống sẽ lưu trữ giá trị băm của mật khẩu. Khi người dùng đăng nhập, mật khẩu họ nhập vào sẽ được băm và so sánh với giá trị băm đã lưu trữ.
  • Xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu: Hàm băm có thể được sử dụng để tạo ra một “dấu vân tay” của một tệp tin hoặc dữ liệu. Bằng cách so sánh dấu vân tay này với dấu vân tay được tính toán lại sau đó, có thể xác minh xem dữ liệu có bị thay đổi hay không.

Hashcash và hàm băm đóng vai trò quan trọng trong việc bảo mật và chống lại các cuộc tấn công mạng. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ email đến tiền điện tử và lưu trữ dữ liệu.