Preimage：區塊鏈的重要概念

一、Preimage是什麼？

Preimage， 指一個函數的輸入，其對應特定的輸出。在區塊鏈中，指的是在區塊鏈系統中，每個交易都對應著一個由其所使用的密碼學哈希函數（hash function）加密後的密文，而 preimage 就是能夠使得這個哈希函數生成該密文的明文。

二、Preimage的作用

Preimage 為區塊鏈系統中的密碼學哈希函數提供了很好的保護機制。 哈希函數是一類固定輸入長度，且輸出長度固定的一種演算法，這種演算法對於特定長度的輸入，都能夠構造出一個固定長度的輸出，和原輸入無論如何變化，它們對應的輸出長度都保持不變，而且不同的輸入對應著的輸出看起來完全隨機。因此，哈希函數主要用來保護電子數據的完整性以及保證對數據進行合理攻擊的困難度。

在區塊鏈的加密貨幣中，哈希函數的應用十分廣泛。因為它們能夠非常有效地安全保護交易，避免被篡改。而向前哈希函數（preimage）保證了交易信息的保密性，即無人能夠輕易獲取到交易信息的內容，且其保護力度要大於消息認證碼（MAC）。

三、Preimage的實例應用

以下是一個簡單的使用 JavaScript 的SHA-256 哈希函數的代碼示例：

// 使用 SHA-256 對字元串進行哈希
function hash(str) {
  let hash = crypto.subtle.digest("SHA-256", new TextEncoder().encode(str));
  return hash;
} 

// 獲取 preimage
async function getPreimage(str) {
  let hashValue = await hash(str);
  let hexString = Array.from(new Uint8Array(hashValue)).map(b => b.toString(16).padStart(2, "0")).join("");
  return hexString;
}

// 示例
let preimage = await getPreimage("Hello, World!");
console.log(`preimage: ${preimage}`);

在上面的代碼中，我們定義了一個 hash 函數，它使用 SHA-256 演算法對輸入字元串進行哈希。然後，我們定義了一個名為 getPreimage 的非同步函數，它將字元串作為輸入，並使用 hash 函數獲取其哈希值。接著使用 Array.from 將哈希值的位元組轉化成一個數組，在使用 map 對這個數組中的每一個位元組進行調整格式，以生成一個哈希值的十六進位字元串。最後，將字元串返回給調用者。

四、Preimage的安全性及其限制

儘管 preimage 的加密強度非常高，它仍然有自己的限制。因為 preimage 的主要功能是對於某個輸入產生特定的輸出，所以如果有人知道了相應的輸出，那麼該人就可以破壞這一加密機制。

此外，由於哈希函數的特性，即小的輸入變化也能導致哈希值大的變化，因此對於大量的輸入，可能會導致相同的哈希值出現，這就容易被攻擊者利用。因此，在實現哈希函數時，通常需要結合其他安全技術，如鹽（salt）和黑名單，來增強其安全性。

五、結語

在區塊鏈技術中，preimage 是一項非常重要的密碼學原理，它通過向前哈希函數來保證交易數據的保密性。雖然 preimage 的加密強度相當高，但仍然存在一些限制。因此，在開發、設計加密貨幣和交易系統時，必須非常小心，因為一個小的疏忽可能會導致重大影響。