Kryptographische Hashfunktion

Diese Funktionen zeigen den Lawineneffekt: Ändert sich ein Bit der Eingabe, ändert sich etwa die Hälfte der Ausgabe. SHA-256 aus der SHA-2-Familie des NIST mit einem Digest von 256 Bit ist die Grundlage des Minings und der Identifikatoren von Bitcoin. Das NIST gab Keccak am 2. Oktober 2012 als Gewinner des SHA-3-Wettbewerbs bekannt und veröffentlichte FIPS 202 im August 2015. Eine wichtige Nuance: Ethereum verwendet Keccak-256, nicht das standardisierte SHA-3, weil es vor FIPS 202 entstand und sich im Padding-Byte unterscheidet; deshalb liefern SHA3-256 und Keccak-256 für dieselbe Eingabe unterschiedliche Ausgaben. In Zero-Knowledge-Schaltkreisen kommen zk-freundliche Hashes wie Poseidon, MiMC oder Rescue zum Einsatz, die sich über endlichen Körpern günstig auswerten lassen.

Sie ist die Grundlage für Datenintegrität, Adressen, Commitments, Proof of Work und Signaturen. Solange keine praktischen Kollisionen existieren, erben die Strukturen, die auf ihr aufbauen, etwa Merkle-Bäume und die Blockchains selbst, ihre Sicherheit.

Bitcoin wendet in seinem Proof of Work und in den Transaktions-IDs doppeltes SHA-256 an. Ethereum verwendet Keccak-256, um Adressen abzuleiten (die letzten 20 Bytes des Hashes des öffentlichen Schlüssels), für Funktionsselektoren und für State-Roots. Poseidon findet sich in Schaltkreisen von Zcash und Starknet sowie in zk-orientierten Merkle-Bäumen. Bei jeder digitalen Signatur wird der Hash der Nachricht signiert, und die Sicherheit eines zk-STARK lässt sich direkt auf die der verwendeten Hashfunktion zurückführen.