Rust：Hash trait

在Rust中，Hash trait用于计算一个类型的哈希值。 通过在类型上实现Hash trait来 自定义 哈希计算的方式。

假设我们有一个表示区块的结构体Block，我们可以为它实现Hash trait来计算区块的哈希值。以下是一个例子：

use std::hash::{Hash, Hasher};

#[derive(Debug，Hash)]
struct Block {
    index: u32,
    timestamp: u64,
    data: String,
    previous_hash: String,
}

当然我们也可以通过手动为其实现Hash trait，其实上面的宏自动添加的就是下面的代码，为Block结构体实现了 hash 方法，之后我们就可以通过调用该方法求哈希了

use std::hash::{Hash, Hasher};

#[derive(Debug)]
struct Block {
    index: u32,
    timestamp: u64,
    data: String,
    previous_hash: String,
}
 
impl Hash for Block {
    fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
        self.index.hash(state);
        self.timestamp.hash(state);
        self.data.hash(state);
        self.previous_hash.hash(state);
    }
}

在这个例子中，我们为Block类型实现了Hash trait。并且对里面的字段index、timestamp、data和previous_hash来计算哈希值。

在计算一个结构体的hash时，需要创建一个Hasher对象，

let mut hasher = DefaultHasher::new();

然后调用实现了Hash trait的结构体的hash方法。例如，后面我们通过调用 Block 结构体的 hash 方法

use std::collections::hash_map::DefaultHasher;
use std::hash::{Hash, Hasher};

let mut hasher = DefaultHasher::new();
let block = Block { index: 1, timestamp: 1630560392, data: "Block data".to_string(), previous_hash: "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000".to_string() };
block.hash(&mut hasher);

let hash = hasher.finish();
println!("Hash is {:x}!", hash);

这段代码首先创建了一个DefaultHasher对象，然后使用Block类型的hash方法来更新哈希器的状态。最后，我们调用finish方法来获取最终的哈希值。

这个时候大家可能会好奇，在这里生成的 hash 到底是什么样的呢？是不是我们所知悉的区块链中的哈希类型呢？

其实不然，在这里的 hash 并不是我们所熟知的 u256 类型 而是 u64 类型,相信如果大家跟着写的话大家都看到了编译器对 hash 的类型推断。

为什么呢？因为在哈希算法中，输出的哈希值的长度是由具体的哈希算法决定的。例如，MD5生成的哈希值长度为128位，SHA-1生成的哈希值长度为160位，SHA-256生成的哈希值长度为256位等等。

在这里生成的 u64 类型的哈希，是因为它使用了 SipHasher13算法 ，SipHash是一种加密哈希函数，它对于短输入有很好的性能，因此常常被用于哈希表。

然而，需要注意的是，哈希值的长度和哈希算法的安全性有关。一般来说，哈希值越长，碰撞的概率就越低，因此哈希算法就越安全。所以，在选择哈希算法时，需要根据具体的应用场景和安全需求来决定使用哪种哈希算法

下面是DefaultHasher的源码： 它是哈希算法的一部分，用于计算最终的哈希值。

pub struct DefaultHasher(SipHasher13);

下面则是finish方法内的实现

fn finish(&self) -> u64 {
        let mut state = self.state;

        let b: u64 = ((self.length as u64 & 0xff) << 56) | self.tail;

        state.v3 ^= b;
        S::c_rounds(&mut state);
        state.v0 ^= b;

        state.v2 ^= 0xff;
        S::d_rounds(&mut state);

        state.v0 ^ state.v1 ^ state.v2 ^ state.v3
    }

这个函数首先复制了当前的哈希状态，然后根据输入数据（self.length和self.tail）计算出一个新的值b。然后，它更新哈希状态，并使用S::c_rounds和S::d_rounds函数进行一些混淆操作。最后，它返回四个状态值的异或结果作为最终的哈希值。

所以，该trait在实现 区块链方面的哈希值 不太行，因为太短，不够安全，但是用来实现哈希表 是明智的选择。from Pomelo_刘金，转载请注明原文链接。感谢！