O que é hashing criptográfico? Uma explicação simples

Imagine que podia pegar em quaisquer dados — uma única palavra, um romance, um vídeo de 4 GB — e reduzi-los a uma curta cadeia de caracteres de comprimento fixo que os identifica de forma única. Altere uma única vírgula no original e a cadeia torna-se completamente diferente. E não há forma de reverter o processo para recuperar os dados originais.

É exatamente isso que uma função hash criptográfica faz. É um dos blocos de construção mais fundamentais da segurança moderna, e protege silenciosamente quase tudo o que faz online.

A metáfora da impressão digital

Um hash funciona como uma impressão digital. A sua impressão digital identifica-o de forma única, mas ninguém consegue reconstruir o seu rosto a partir dela. De forma semelhante, um hash criptográfico identifica de forma única um conjunto de dados sem revelar o que são esses dados.

Introduza qualquer entrada numa função hash e obtém um digest (também chamado valor hash ou checksum) — uma cadeia de caracteres hexadecimais de comprimento fixo. O SHA-256, um dos algoritmos mais comuns, produz sempre uma saída de 64 caracteres independentemente do tamanho da entrada.

As quatro propriedades essenciais

Uma função qualifica-se como hash criptográfico apenas se satisfizer estas propriedades:

1. Determinístico. A mesma entrada produz sempre a mesma saída, em qualquer máquina, a qualquer momento.
2. Unidirecional (resistência a pré-imagem). Dado um hash, é computacionalmente inviável encontrar a entrada original. Não se consegue "des-hashear" dados.
3. Resistente a colisões. É praticamente impossível encontrar duas entradas diferentes que produzam o mesmo digest. Para o SHA-256, as probabilidades de uma colisão acidental são aproximadamente 1 em 2^128 — um número maior que os átomos no universo observável.
4. Efeito avalanche. Alterar um único bit na entrada inverte aproximadamente metade dos bits na saída. Não há padrão detetável nem relação entre entradas semelhantes.

Algoritmos hash comuns

MD5 (1991)

• Saída: 128 bits (32 caracteres hexadecimais)
• Estado: Criptograficamente quebrado. Os investigadores conseguem gerar colisões em segundos num portátil.
• Ainda visto em: Checksums não relacionados com segurança para downloads de ficheiros e sistemas legados.

SHA-1 (1995)

• Saída: 160 bits (40 caracteres hexadecimais)
• Estado: Descontinuado para segurança. A Google demonstrou uma colisão prática em 2017 (o ataque "SHAttered").
• Ainda visto em: Repositórios Git antigos, alguns certificados legados.

SHA-256 (2001)

• Saída: 256 bits (64 caracteres hexadecimais)
• Estado: Padrão atual. Sem ataques práticos conhecidos.
• Usado em: Certificados TLS, Bitcoin, hashing de palavras-passe, assinaturas digitais, verificação de integridade de ficheiros.

SHA-3 (2015)

• Saída: Variável (normalmente 256 bits)
• Estado: Padrão mais recente, baseado num design interno completamente diferente (construção esponja Keccak) da família SHA-2.
• Usado em: Sistemas orientados ao futuro, Ethereum, situações que requerem diversidade de algoritmos.

Onde o hashing criptográfico é usado

Armazenamento de palavras-passe

Quando cria uma conta, um sistema bem concebido nunca armazena a sua palavra-passe em texto simples. Armazena o hash. Quando faz login, o sistema hasheia o que digita e compara com o valor armazenado. Mesmo que a base de dados seja violada, os atacantes obtêm hashes — não palavras-passe.

Os sistemas modernos vão mais longe adicionando um salt aleatório (dados extra adicionados antes do hashing) e usando algoritmos intencionalmente lentos como bcrypt, scrypt ou Argon2 para tornar a adivinhação por força bruta impraticável.

Verificação de integridade de ficheiros

Os distribuidores de software publicam checksums SHA-256 ao lado dos seus downloads. Após descarregar, calcula o hash do ficheiro na sua máquina e compara. Uma correspondência prova que o ficheiro não foi corrompido nem adulterado durante o trânsito.

Assinaturas digitais

Quando assina digitalmente um documento, o sistema hasheia primeiro o documento, depois encripta o hash com a sua chave privada. O destinatário desencripta-o com a sua chave pública e compara-o com o seu próprio hash do documento. Isto é muito mais eficiente do que encriptar o documento inteiro e prova tanto a autoria como a integridade.

Blockchain

Cada bloco numa blockchain contém o hash do bloco anterior, criando uma cadeia imutável. Alterar qualquer transação passada muda o hash do seu bloco, o que quebra a cadeia desse ponto em diante, tornando a adulteração imediatamente visível.

Por que o MD5 e o SHA-1 são considerados quebrados

Um algoritmo hash está "quebrado" quando alguém consegue deliberadamente criar duas entradas diferentes que produzem o mesmo hash (uma colisão). Isto mina todos os casos de uso que dependem da unicidade.

• MD5: As colisões podem ser geradas em segundos. Os investigadores criaram dois ficheiros PDF diferentes com hashes MD5 idênticos.
• SHA-1: O ataque SHAttered em 2017 produziu dois PDFs diferentes com o mesmo hash SHA-1, requerendo aproximadamente 6.500 anos de computação numa única CPU (viável com recursos na nuvem).

Para saber mais

O hashing é um daqueles conceitos que se torna intuitivo depois de experimentar. Tente hashear uma frase, depois mude um carácter e observe o efeito avalanche em primeira mão.

• Como gerar e verificar hashes — tutorial passo a passo
• Hash Generator — calcule SHA-256, MD5, SHA-512 e mais instantaneamente no seu navegador
• Hash Identifier — cole um hash desconhecido e identifique o seu algoritmo