¿Qué es una función hash? Entendiendo MD5, SHA y el hashing criptográfico

¿Qué es una función hash?

Una función hash toma una entrada de cualquier tamaño — un solo carácter, un párrafo o un archivo entero — y produce una salida de longitud fija llamada hash o resumen. Sin importar el tamaño de la entrada, la salida siempre tiene la misma longitud para un algoritmo dado. Por ejemplo, MD5 siempre produce 32 caracteres hexadecimales, mientras que SHA-256 siempre produce 64.

Propiedades clave de las funciones hash

Las buenas funciones hash criptográficas comparten estas propiedades esenciales:

• Determinista: La misma entrada siempre produce el mismo hash.
• Cálculo rápido: El hash se puede calcular rápidamente para cualquier tamaño de entrada.
• Resistencia a la preimagen: Dado un hash, es computacionalmente inviable encontrar la entrada original.
• Pequeños cambios, grandes diferencias: Cambiar incluso un bit de la entrada produce un hash completamente diferente (efecto avalancha).
• Resistencia a colisiones: Es extremadamente difícil encontrar dos entradas diferentes que produzcan el mismo hash.

Algoritmos hash comunes

MD5

Desarrollado en 1991, MD5 produce un hash de 128 bits (32 caracteres hexadecimales). Fue ampliamente utilizado para verificación de archivos, pero hoy se considera roto para propósitos de seguridad — los investigadores pueden generar colisiones en segundos. Sigue siendo útil para sumas de verificación no seguras.

Familia SHA

La familia Secure Hash Algorithm, diseñada por la NSA:

• SHA-1: Produce hashes de 160 bits. Obsoleto para seguridad desde 2017, cuando Google demostró un ataque de colisión práctico.
• SHA-256: Parte de SHA-2, produce hashes de 256 bits. Actualmente el estándar para la mayoría de aplicaciones de seguridad, incluidos certificados SSL y blockchain.
• SHA-384 y SHA-512: Variantes más largas de SHA-2 para requisitos de seguridad más altos.
• SHA-3: Un algoritmo más nuevo con una estructura interna diferente, como respaldo si SHA-2 llegara a ser comprometido.

Otros algoritmos

• bcrypt: Diseñado específicamente para hashing de contraseñas, con salt incorporado y factor de trabajo ajustable.
• Argon2: El ganador moderno del Password Hashing Competition, resistente a ataques basados en GPU.

Aplicaciones en el mundo real

• Almacenamiento de contraseñas: Los sitios web almacenan hashes de contraseñas, no texto plano. Cuando inicias sesión, tu contraseña se hashea y se compara con el hash almacenado.
• Verificación de integridad de archivos: Los sitios de descarga publican valores hash para que puedas verificar que los archivos no fueron corrompidos ni manipulados.
• Firmas digitales: Los hashes son un componente central de los algoritmos de firma digital usados en firma de código y verificación de documentos.
• Blockchain: Cada bloque contiene el hash del bloque anterior, creando una cadena inmutable.
• Deduplicación de datos: Los sistemas de almacenamiento usan hashes para identificar bloques de datos duplicados.