El concepto de hash es fundamental para la informática y la criptografía. Este proceso puede tomar cualquier entrada, como una cadena de texto, y transformarla en una cadena de caracteres de tamaño fijo que a menudo aparecen como una combinación aleatoria de letras y números. Este resultado se llama código hash o valor hash. Hashing tiene varias aplicaciones prácticas que incluyen firmas digitales, tecnología blockchain y mantenimiento de registros, entre otras. Comprenda el hashing y su importancia en el mundo digital actual en este artículo completo.
Introducción al hash
El hash en realidad implica tomar una entrada y usar una función matemática para obtener una salida que tiene una longitud definida. Esta operación se realiza mediante una especie de cálculo realizado mediante algoritmos conocidos como funciones hash. Por varias razones, las funciones hash son muy útiles en muchas áreas relacionadas con la informática. Descubrir las funciones hash y sus características destacadas es nuestro tema en este artículo:
Características importantes de las funciones hash Deterministas: la salida de una función hash siempre debe ser idéntica a sus datos de entrada; por lo tanto, el valor hash resultante nunca cambiará sin importar cuántas veces realice el mismo procedimiento hash con los mismos datos.
Independientemente de la cantidad de información contenida en los datos de entrada, la función hash siempre proporciona un resultado de salida con el mismo número de bits o bytes para todas las entradas que se le proporcionan, como SHA-256, que produce hashes de 256 bits (32 bytes) independientemente de longitudes de entrada.
Eficiencia: las aplicaciones en tiempo real son las más adecuadas para el hash porque calcula rápidamente los hashes para cada entrada determinada.
Asegurarnos de que uno no pueda descubrir qué detalle original conduciría a esa forma exacta después de que se haya obtenido su valor, ya que no queremos que nadie vuelva a relacionarlo con mi imagen antes de mostrarles esta imagen.
Debería ser casi imposible encontrar dos entradas diferentes que produzcan los mismos valores hash, lo que se denomina resistencia a la colisión. Esta propiedad es necesaria para la integridad de los datos y para evitar conflictos.
El valor hash debe ser completamente diferente si los datos de entrada cambian aunque sea un poco, esto también se conoce como efecto avalancha. Cuando se realizan tales cambios en una entrada, la seguridad se mejora de tal manera que siempre resultará en otro hash nuevo.
Descripción general del hash
Se utilizará un algoritmo hash seguro de 256 bits (SHA-256) con fines ilustrativos para comprender el hash. Por ejemplo, se puede utilizar "¡Hola, mundo!" como una muestra de cadena de entrada simple. Se obtiene el siguiente resultado después de ejecutar esta cadena a través del SHA-256:
Una pequeña modificación en la entrada conduce a una gran variación en el valor hash, lo que demuestra la naturaleza determinista y el efecto de avalancha de las funciones hash.
Usos del hash
Hashing tiene muchas aplicaciones dentro de varios subcampos de la informática y la seguridad de la información. A continuación se muestran algunos ejemplos comunes:
Garantizar la integridad de los datos
Muchas veces se produce hash donde la verificabilidad de la integridad de los datos se vuelve importante para garantizar que los datos transmitidos no hayan sido alterados o manipulados, por lo que comparar los originales y los recibidos puede hacerlo verificando sus hashes correspondientes. En la mayoría de las prácticas de distribución de software, por ejemplo, es típico agregar valores hash como sumas de comprobación MD5 o SHA-256 a los archivos descargados.
Archivo de datos seguro
Lo más importante en cualquier sistema que exija autenticación de usuario es mantener seguras las contraseñas. Las contraseñas no se almacenan en forma de texto sin formato, sino que los sistemas almacenan los valores hash de las contraseñas. El verificador de valor hash de un sistema lo compara con la contraseña ingresada por el usuario durante el proceso de inicio de sesión. Esta propiedad garantiza que incluso cuando el valor hash esté comprometido, será difícil recuperar la contraseña debido a su atributo de resistencia previo a la imagen.
Certificados y Firmas Electrónicas
El hash sustenta los certificados y las firmas digitales. Para que las firmas digitales garanticen que un documento o mensaje de comunicación sea genuino y no haya sido manipulado, utilizan funciones hash para crear representaciones únicas. El cifrado de correo electrónico y los certificados de capa de conexión segura (SSL/TLS) son dos ejemplos de su uso generalizado en comunicaciones seguras.
Tipos de funciones hash de criptografía
Las aplicaciones de seguridad han sido los principales impulsores del desarrollo de la función hash criptográfica. Las funciones hash criptográficas más famosas incluyen
Después de muchos años de uso extensivo, el algoritmo de resumen de mensajes 5 (MD5) ahora ha perdido su credibilidad porque puede ser fácilmente manipulado por quienes lo descifran.
Algoritmo Hash Seguro 1 (SHA-1): al igual que MD5, SHA-1 actualmente se considera obsoleto ya que puede piratearse fácilmente.
Estos dos algoritmos que fueron ampliamente adoptados para diversas formas de criptografía y hoy en día se consideran seguros son SHA-256 y SHA-3 respectivamente.
Activos digitales y tecnología Blockchain
Hashing admite criptomonedas como Bitcoin utilizadas en cadenas de bloques. Cuando cada bloque contiene un valor hash del anterior, se crea una cadena de bloques inalterable en la tecnología blockchain. Esto protege la cadena de bloques, ya que cambiar cualquier bloque requeriría cambiar también todos los siguientes, lo que hace que esto sea computacionalmente imposible. La minería de criptomonedas también requiere resolver complejos problemas matemáticos utilizando algoritmos hash.
Recuperación de datos con tablas hash
Otras estructuras de datos, como las tablas hash, también hacen un uso extensivo de hashes. Una tabla hash utiliza una función hash para generar un índice en una colección de depósitos o ranuras para recuperar un valor. Las tablas hash se utilizan a menudo para crear matrices y bases de datos asociativas, ya que admiten una rápida recuperación, inserción y eliminación de datos.
Cosas importantes a tener en cuenta
Aunque tiene sus puntos fuertes, el hashing puede presentar ciertos desafíos. Hay que tener en cuenta estas cosas:
Colisiones y vulnerabilidades de seguridad
A pesar de los mejores esfuerzos de las funciones hash criptográficas para minimizar estas posibilidades, las colisiones aún son posibles. La probabilidad de tales ataques aumenta exponencialmente con la potencia computacional. Es por eso que MD5 y SHA-1, dos algoritmos hash más antiguos, siguen siendo inseguros en la actualidad.
Costos asociados con las operaciones
La sobrecarga informática puede ocurrir como resultado del hash, más aún si se aplican algoritmos hash criptográficos sólidos. Esto sacrifica el rendimiento a expensas de la seguridad, especialmente en entornos con recursos limitados.
Computación de nivel cuántico
La computación cuántica podría representar una amenaza para los algoritmos hash criptográficos existentes. En comparación con las computadoras normales, las máquinas cuánticas pueden tener la capacidad de romper estas funciones más rápido que ellas. Actualmente se están realizando intensas investigaciones sobre el desarrollo de tipos de funciones hash que resistan la computación cuántica.
En conclusión,
Hashing es un concepto esencial en informática y criptografía que permite un acceso rápido a los datos, garantía de integridad de los datos y protección de los datos cuando se almacenan. El determinismo establece la longitud de salida y la resistencia a colisiones coloca el almacenamiento de contraseñas, firmas digitales, blockchain o incluso sistemas de recuperación entre muchas otras áreas donde se puede utilizar para este propósito.
El aumento de la importancia de las funciones hash ha sido bastante significativo con el avance de la tecnología que conduce a nuevos desarrollos y mejoras en las técnicas criptográficas. Cualquiera que busque una carrera en informática, ciberseguridad o comunicaciones digitales necesita saber sobre el hashing y sus usos. El uso de hash puede resultar en la construcción de sistemas digitales más confiables, eficientes y seguros.
