ハッシュ関数とは！ビットコインの仕組みを理解するために

初心者向けにビットコインの仕組みを理解するために知っておきたいハッシュ関数について解説しています。ハッシュ関数、ハッシュ値とは何なのか、どういった役割があるのか一般的なWebサービスでも使われている事例も紹介しています。

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今回は、ハッシュ関数について解説します。

仮想通貨ビットコインの仕組みを理解する上では必ず知っておきたい知識です。ビットコインだけでなく、Webサービスのセキュリティ面にも関わる内容なので、ぜひ読んでみてください。

今回はハッシュ関数について勉強してみよう。

田島メンター！ハッシュ関数というのは何ですか～？

入力した値から、長さの決まったまったく別の値を生成する技術だよ。まずはどういう目的で用いられるものなのかというところから見ていこう。

お願いします！

ハッシュ関数とは

ハッシュ関数とは入力した値に対して、まったく別の値が出力されるという暗号方式です。

ブロックチェーンでは、様々なところでハッシュ値を使用することで暗号化を行っています。

ハッシュ値とは、あるデータを変換して別の文字列や値に変換されたもので、ECサイトなどのWebサービスでは一般的にパスワードはハッシュ化されています。

そうすることで、事業者もパスワードを知ることはできないため個人情報の漏洩に耐えることができます。

ハッシュ関数の特徴

同じ値が出力

同じ値の場合は同じ値が出力されます。

つまり、1文字でも異なれば、原則全く無関係の値が出力されます。

ただ、SHA-1というハッシュ関数で異なる入力値から同じ出力値が出力されたことがあります。

その為、ハッシュ関数は、より強い暗号化ができるものを利用する方がよいです。

一方向関数

ハッシュ値から元の値を探し出すことは難しいです。

このことを不可逆性と呼びます。

つまり、一方向にしか作用しない関数ということです。

この性質により強い暗号化が可能となります。

固定出力値

入力値の長さにかかわらず、固定の出力値が出力されます。

1文字の入力値でも100文字の入力値でも同じ長さの出力値になります。

ハッシュ関数の主な特徴だね。

同じ値からは同じハッシュ値、ハッシュ値から逆算するのは困難、出される値の長さは決まっているという辺りでしょうか。

次に、ハッシュ関数のいくつかの種類について紹介しよう。

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ハッシュ関数の種類

SHA-256

SHA-256とは、NIST（アメリカ標準技術局）によって定義された規格です。

SHA-256はSecure Hash Algorithm 256-bitの略称です。

256ビット長という強力なハッシュ値を利用することができます。

このビット数が大きければ大きいほど強力な暗号化が可能です。

SHA-256でハッシュ化

ハッシュ元入力値

ハッシュ化出力値

CA978112CA1BBDCAFAC231B39A23DC4DA786EFF8147C4E72B9807785AFEE48BB

RIPEMD

RIPEMDとはRACE Integrity Primitives Evaluation Message Digestの略です。

ビットコインネットワークでは、公開鍵をSHA-256をハッシュ化したものを、再度RIPEMD-160でハッシュ化しています。

これにより、SHA-256でハッシュ化したハッシュ値よりも短いハッシュ値を利用することができます。

具体的には160ビット長の長さになります。

RIPEMD-160でハッシュ化

ハッシュ元入力値

ハッシュ化出力値

0BDC9D2D256B3EE9DAAE347BE6F4DC835A467FFE

ブロックチェーンのハッシュ値

ブロックチェーンでは、取引を示すトランザクションの中でもハッシュ関数を使用します。

現在のトランザクションから見て、1つ前のトランザクションが存在します。現在のトランザクションの中には、ハッシュ値が存在します。

このハッシュ値は、1つ前のトランザクションの一部をハッシュ関数により暗号化した値になります。

トランザクション自体がブロックとなり、次のブロックとチェーンで結ばれるような構成のためブロックチェーンと呼ばれます。

このチェーンとなるのがハッシュ値です。

最後に、ブロックチェーンで用いられるハッシュ関数についても解説したよ。

ハッシュ値によってデータを暗号化したり、値に間違いがないか確認したりできるんですね。

ハッシュの技術はブロックチェーンでも重要な役割を持っているので、ぜひ頭に入れておこう。

分かりました。ありがとうございました！

以上、ハッシュ関数について解説しました。

仮想通貨の口座開設

Ethereum上で実装されたアプリケーションの利用をするためには、イーサリアム（ETH）で売買するサービスもあるため、仮想通貨の口座開設をしておきましょう。口座開設後、ビットコインやイーサリアムの売買が可能です。

bitFlyer、GMOコイン

この記事を監修してくれた方

中本賢吾（なかもとけんご）
アジマッチ有限会社　代表取締役社長

開発実績：PHPフレームワークを利用した会員制SNS・ネットショップ構築、AWSや専用サーバー下でLinuxを使用したセキュアな環境構築、人工知能を利用したシステム開発、店舗検索スマホアプリ開発など。

その他にも地域の職業プログラマー育成活動を行い、2018年には小学生がUnityで開発したオリジナルAndroidアプリをGooglePlayでリリース。ゲームで遊ぶより作ろうぜ！を合言葉に、小学生でも起業できる技術力を育成可能で有ることを証明し続けている。

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PHPでSHA256を使う方法【初心者向け】

PHPでSHA256を使う方法について解説します。ハッシュを生成する書き方について説明しているので、ぜひ理解しておきましょう。そもそもPHPについてよく分からないという方は、PHPとは何なのか解説した記事を読むとさらに理解が深まります。なお本記事は、TechAcademyのオンラインブートキャンプPHP/Laravel講座の内容をもとに紹介しています。田島悠介今回は、PHPに関する内容だね！大石ゆかりどういう内容でしょうか？田島悠介 PHPでsha256を使う方法について詳しく説明していくね！大石ゆかりお願いします！ sha256とは SHA（シャー）は「Secure Hash Algorithm」と呼ばれるハッシュ関数と呼ばれる入力値を別の値に変換するアルゴリズムの略称です。また、ハッシュ関数は中身のアルゴリズムが異なる多くの種類があり、例えば下記のような種類はまとめてSHA-2系と呼ばれております。 SHA-256とは下記の中のにあるハッシュ関数の1つになります。 SHA-224 SHA-256 ←これ★ SHA-384 SHA-512 SHA-512/224 SHA-512/256 ハッシュ関数と似た概念で暗号化というのがあるのですが、この2つは下記の点が異なります。【ハッシュ関数】変換した値を元に戻す方法が用意されていない不可逆性を持つ。【暗号化】変換した値を元に戻す方法（復号化）が用意されている可逆性を持つ。よく利用する場面としては、サイトなどにログインする際に必要なパスワードをハッシュ関数で変換した状態でデータベース等に保存しておくことで、データベースの中身が漏洩した場合でも不可逆性を持つハッシュ値のおかげで、ユーザのパスワードが第三者に知られる可能性を無くします。 sha256の書き方 PHPでSHA-256アルゴリズムでハッシュを生成する場合は、下記の関数を利用します。・hash( )・・・文字列からハッシュを生成する際はこちらを利用します・hash_file( )・・・ファイルからハッシュを生成する際はこちらを利用します参考URL php.net-hash php.net-hash-file [PR] 未経験からWebエンジニアを目指す方法とは実際に書いてみよう 1. SHA-256で文字列からハッシュを生成してみましょう！ // 出力結果 // d8b076148c939d9d2d6eb60458969c486794a4c0fcf0632be58fa5bf6d15aafa $original_string = "パスワード"; $hased_string = hash('sha256', $original_string); print_r($hased_string.PHP_EOL); 2. SHA-256でファイル（TechAcademyのロゴ）からハッシュを生成してみましょう！ // 出力結果 // bc0eb77e54f99047ded8c40fae82129f4302bd4707ef6a258c6e0ffc95bf0132 $hashed_file = hash_file('sha256', 'https://assets.techacademy.jp/public/logo.png'); print_r($hashed_file.PHP_EOL); 3. hashやhash_fileで指定できるアルゴリズム一覧を確認してみましょう！ foreach (hash_algos() as $v) { echo $v.PHP_EOL; } 出力結果 // md2 // md4 // md5 // sha1 // sha224 // sha256 // sha384 // sha512 // ripemd128 // ripemd160 // ripemd256 // ripemd320 // whirlpool // tiger128,3 // tiger160,3 // tiger192,3 // tiger128,4 // tiger160,4 // tiger192,4 // snefru // snefru256 // gost // gost-crypto // adler32 //

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【開発現場で使える！】Ruby on RailsでのValidationの使い方

普段サイトなどで会員登録をする際に「パスワードは最低8文字以上でなければなりません」といった文言をよく見るかと思います。こういった制約をRubyのフレームワークのRuby on Railsではバリデーション(Validation)という仕組みで用意することができます。ここではValidationの使い方について、テックアカデミーのメンター（現役エンジニア）が実際のコードを使用して初心者向けに解説します。目次ハッシュ関数とはハッシュ関数の特徴ハッシュ関数の種類ブロックチェーンのハッシュ値 Rubyについてそもそもよく分からないという方は、Rubyとは何なのか解説した記事を読むとさらに理解が深まります。田島悠介今回はバリデーションについて説明するよ。大石ゆかり田島メンター！！バリデーションというのは何ですか〜？田島悠介バリデーションは、ある値に対して指定した条件に当てはまるかどうかというのを検証するものだよ。例えばメールアドレスが正しく入力されているかとか、パスワードの文字は8文字以上であるかとかだね。大石ゆかりなるほど、実際によく見るやつですね。ぜひ覚えておきたいです！バリデーションとは Ruby on Railsには、ユーザが入力した値を検証する為にバリデーション(Validation)という仕組みがあります。例えば入力必須の項目や、最低何文字以上入力必須などの制約を設ける際に利用します。この仕組みを利用すれば、データベースに不正なデータが登録されることを防ぐことができます。例えば、あるWEBサイトで年齢を入力する欄があったとします。何も対策していない状態で-1を入力して登録ボタンを押してしまうと、-1が年齢としてデータベースに登録されてしまいます。このような不正な状態が起きないようにするため、バリデーションを利用します。おかしい値が入力された場合は「年齢に不正な値が入力されています」といったエラーメッセージを表示し、登録されないようにします。これがバリデーションの役割です。バリデーションの構文バリデーションはモデルに対応するファイルに記載していきます。例えばUserモデルのnameに対して、必須入力であることを表すバリデーションを設定する場合は以下のように書きます。 class User < ApplicationRecord validates :name, presence: true end これでnameの入力は必須になりました。 nameの入力がない状態でUserを保存しようとするとこのようなエラーになります。 Validation failed: Name can't be blank (ActiveRecord::RecordInvalid) nameが空白の状態だというメッセージが表示されていますね。バリデーションにはいくつか種類がありますので、のちほど説明します。バリデーションがトリガーされるメソッドバリデーションがトリガー(実行)されるメソッドがいくつかあるので紹介します。 create データベースに登録するときに使用するメソッドです。 User.create(name: "tarou") バリデーションで不正なデータが見つかった場合はデータベースに保存されません。 create! createメソッドと同じくデータベースに登録するときに使用するメソッドです。 User.create!(name: "tarou") createメソッドと異なるのは、バリデーションで不正なデータが見つかった場合は例外エラーとして処理されます。前述でも紹介した Validation failed: Name can't be blank (ActiveRecord::RecordInvalid) このようなエラーが表示され、実行中の処理は止まります。 save データベースに登録するときに使用するメソッドです。 User.new(name: "tarou").save 正常に保存できた場合はtrue、保存できなかった場合はfalseを返します。 save! saveメソッドと同じくデータベースに登録するときに使用するメソッドです。 User.new(name: "tarou").save! saveメソッドと異なるのは、バリデーションで不正なデータが見つかった場合は例外エラーとして処理されます。実行中の処理は止まります。 update すでに存在するデータを更新するときに使用するメソッドです。 User.update(name: "tarou") 正常に更新できた場合はtrue、更新できなかった場合はfalseを返します。 update! updateメソッドと同じくデータを更新するときに使用するメソッドです。 User.update!(name: "tarou") updateメソッドと異なるのは、バリデーションで不正なデータが見つかった場合は例外エラーとして処理されます。実行中の処理は止まります。 valid?メソッド valid?メソッドはバリデーションの結果を確認できます。 user = User.first user.name = "tarou" user.valid? valid?メソッドを実行したときのモデルの状態でバリデーションを実行します。不正なデータが見つかった場合はfalseを、問題なければtrueを返します。データベースへの保存はしません。バリデーションがスキップされるメソッド逆にバリデーションがスキップされる(実行されない)メソッドもありますので注意してください。バリデーションはスキップしますが、データベース上の制約に引っかかる場合はデータベース側での保存時にエラーになりますのでご注意ください。 increment! increment!メソッドはある数値項目をいくつか増分して、保存するメソッドになります。以下の例はユーザーのidを1増やして、データベースに保存しています。 user = User.first user.increment!(:id, 1) また増分ではなく減算をするdecrement!メソッドもあります。こちらもバリデーションはスキップします。 increment_counter increment_counterメソッドもある数値項目を増分させるメソッドですが、複数のデータを対象に更新できます。以下の例はユーザーのageが25であるユーザーのageを1増やして、データベースに保存しています。 User.increment_counter(:age, 25) また増分ではなく減算をするdecrement_counterメソッドもあります。こちらもバリデーションはスキップします。 toggle! toggle!メソッドは真偽値(true/false)を反転させて、データベースに保存します。以下の例はユーザーのanswered(アンケートなどの回答有無)を反転させています。 user = User.first user.toggle!(:answered) touch touchメソッドはupdated_at(更新日時)を更新して、データベースに保存します。 user = User.first user.touch update_all update_allメソッドは複数のデータに対して、項目を更新し、データベースに保存します。以下の例はすべてのユーザーのnameをtarouに更新しています。 User.update_all(name: "tarou") update_attribute update_attributeメソッドは指定した項目を更新し、データベースに保存します。以下の例はユーザーのnameをtestに更新しています。 user = User.first user.update_attribute(:name, "test") update_column update_columnメソッドは指定した項目のみを更新し、データベースに保存します。 update_attributeメソッドと異なる点は、updated_atの更新はされないということです。以下の例はユーザーのnameをtestに更新しています。 user = User.first user.update_column(:name,"test") update_columns update_columnsメソッドは複数項目を更新し、データーベースに保存します updated_atは更新されません。以下の例はユーザーのidを100に、nameをtestに更新しています。 user = User.first user.update_columns(id: 100, name: "test") update_counters update_countersメソッドは条件に合致したユーザーの項目を増分させて、データベースに保存します。以下の例はidが1～100のユーザーのageを1増分しています。 User.where(id: 1..100).update_counters(age:

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ハッシュ関数とは！ビットコインの仕組みを理解するために

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