O que é uma função hash? Entendendo MD5, SHA e hashing criptográfico

O que é uma função hash?

Uma função hash recebe uma entrada de qualquer tamanho — um único caractere, um parágrafo ou um arquivo inteiro — e produz uma saída de comprimento fixo chamada hash ou digest. Não importa o tamanho da entrada, a saída sempre tem o mesmo comprimento para um determinado algoritmo. Por exemplo, o MD5 sempre produz 32 caracteres hexadecimais, enquanto o SHA-256 sempre produz 64.

Propriedades essenciais das funções hash

Boas funções hash criptográficas compartilham estas propriedades fundamentais:

• Determinística: A mesma entrada sempre produz o mesmo hash.
• Cálculo rápido: O hash pode ser calculado rapidamente para qualquer tamanho de entrada.
• Resistência à pré-imagem: Dado um hash, é computacionalmente inviável encontrar a entrada original.
• Pequenas mudanças, grandes diferenças: Alterar mesmo um único bit da entrada produz um hash completamente diferente (efeito avalanche).
• Resistência a colisões: É extremamente difícil encontrar duas entradas diferentes que produzam o mesmo hash.

Algoritmos hash comuns

MD5

Desenvolvido em 1991, o MD5 produz um hash de 128 bits (32 caracteres hexadecimais). Foi amplamente usado para verificação de arquivos, mas hoje é considerado quebrado para fins de segurança — pesquisadores conseguem gerar colisões em segundos. Ainda é útil para checksums não relacionados à segurança.

Família SHA

A família Secure Hash Algorithm, projetada pela NSA:

• SHA-1: Produz hashes de 160 bits. Obsoleto para segurança desde 2017, quando o Google demonstrou um ataque de colisão prático.
• SHA-256: Parte do SHA-2, produz hashes de 256 bits. Atualmente o padrão para a maioria das aplicações de segurança, incluindo certificados SSL e blockchain.
• SHA-384 e SHA-512: Variantes mais longas do SHA-2 para requisitos de segurança mais elevados.
• SHA-3: Um algoritmo mais recente com estrutura interna diferente, servindo como backup caso o SHA-2 seja comprometido.

Outros algoritmos

• bcrypt: Projetado especificamente para hashing de senhas, com salt incorporado e fator de trabalho ajustável.
• Argon2: O vencedor moderno do Password Hashing Competition, resistente a ataques baseados em GPU.

Aplicações no mundo real

• Armazenamento de senhas: Sites armazenam hashes de senhas, não texto puro. Quando você faz login, sua senha é transformada em hash e comparada ao hash armazenado.
• Verificação de integridade de arquivos: Sites de download publicam valores hash para que você possa verificar se os arquivos não foram corrompidos ou adulterados.
• Assinaturas digitais: Hashes são componente central dos algoritmos de assinatura digital usados em assinatura de código e verificação de documentos.
• Blockchain: Cada bloco contém o hash do bloco anterior, criando uma cadeia imutável.
• Deduplicação de dados: Sistemas de armazenamento usam hashes para identificar blocos de dados duplicados.