Эти оптимизации основаны на том что хеширование двойное и HMAC не используется?
Ну ты уж совсем не делай вид, что я на экзамене и тебе зачет сдаю 
В общем да. Ещё связано с тем, что sha256 - блочный алгоритм. То есть на первом проходе
отдельно и по сути параллельно хэшируются первые 64 байта заголовка блока и отдельно
оставшиеся 16 (я по памяти, лень искать).
Помог бы в этом случае HMAC куда-нибудь засунутый - не знаю. Скорее всего помогло бы иное
построение заголовка блока - чтобы, например, merkle-hash и hash предыдущего блока шли
бы не друг за другом, а "расческой" - то есть байт от одного, байт от другого...