O que é um algoritmo de hash? Um guia para iniciantes em criptografia de blockchain

Algoritmos de hash são uma parte fundamental da criptografia de blockchain. Eles convertem dados de entrada de diferentes comprimentos em saídas de comprimento fixo conhecidas como hashes ou resumos de mensagem. O SHA-256 é um dos principais algoritmos de hash usados pelo Bitcoin. As funções de hash criptográficas são projetadas para serem unidirecionais, sensíveis até mesmo a pequenas alterações na entrada e resistentes a colisões. No entanto, o hashing não é o mesmo que criptografia e não pode proteger uma blockchain sozinho. Entender o hashing é um passo importante para aprender como funcionam a vinculação de blocos, as árvores de Merkle e a Prova de Trabalho.

O que é um Algoritmo de Hash?

Um algoritmo de hash é uma função matemática que converte dados de entrada em uma saída de comprimento fixo.

Independentemente de a entrada ser uma frase, uma imagem ou um arquivo grande, usar o mesmo algoritmo de hash produz uma saída de comprimento definido. Essa saída é comumente chamada de valor de hash ou resumo digital.

Uma característica importante das funções de hash criptográficas é que mesmo uma alteração muito pequena nos dados originais normalmente produzirá um hash muito diferente. Esse comportamento é comumente conhecido como efeito avalanche. Por causa disso, um hash pode ser pensado como uma espécie de “impressão digital” que ajuda a determinar se os dados foram alterados.

No entanto, o hashing não é o mesmo que a criptografia tradicional. A criptografia geralmente é projetada para que alguém com a chave correta possa recuperar os dados originais, enquanto as funções de hash criptográficas são tipicamente projetadas para funcionar em uma única direção.

O que é SHA-256?

SHA-256 faz parte da família SHA-2 de funções de hash criptográficas e produz um resumo de 256 bits.

O Bitcoin usa SHA-256 em várias partes de seu sistema, o que tornou o algoritmo amplamente conhecido na indústria de criptomoedas. Por exemplo, o processo de Prova de Trabalho do Bitcoin envolve o hashing de dados do cabeçalho do bloco, enquanto o SHA-256 também é usado em operações relacionadas a transações e em árvores de Merkle.

Espera-se geralmente que as funções de hash criptográficas tenham várias propriedades importantes. A mesma entrada deve sempre produzir a mesma saída. Também deve ser computacionalmente impraticável reconstruir a entrada original apenas a partir do hash. Além disso, encontrar duas entradas diferentes que produzam o mesmo hash deve ser extremamente difícil.

Como os Algoritmos de Hash São Usados na Blockchain?

Os algoritmos de hash ajudam a estabelecer links entre blocos.

Em uma blockchain típica, cada novo bloco inclui informações relacionadas a hash conectadas ao bloco anterior. Se as informações em um bloco anterior forem alteradas, seu hash também poderá mudar, perturbando a relação existente entre os blocos.

Outro caso de uso importante é a árvore de Merkle. No Bitcoin, as transações dentro de um bloco podem ser combinadas por meio de várias camadas de hashing até produzirem uma Raiz de Merkle. Usando um caminho de Merkle, um verificador pode provar que uma transação específica pertence a um conjunto de transações sem processar todas as transações do bloco durante esse processo de verificação.

No sistema de Prova de Trabalho do Bitcoin, os mineradores também calculam repetidamente hashes de cabeçalhos de blocos candidatos em uma tentativa de encontrar um resultado que satisfaça a meta de dificuldade atual da rede.

É importante notar que nem toda blockchain usa SHA-256, e nem toda blockchain usa Prova de Trabalho.

Por que o Hashing Sozinho Não Pode Proteger uma Blockchain?

O papel mais direto de uma função de hash é ajudar a detectar alterações nos dados. Se informações históricas forem modificadas, os valores de hash relacionados geralmente mudarão, tornando as inconsistências mais fáceis de identificar.

No entanto, a segurança da blockchain também depende de assinaturas digitais, validação de nós, mecanismos de consenso, a distribuição de validadores ou mineradores e o modelo de segurança econômica da rede.

Uma maneira mais precisa de entender o hashing é que ele ajuda as blockchains a verificar a integridade dos dados e torna as alterações não autorizadas em registros históricos mais fáceis de detectar. A segurança geral da blockchain vem de vários mecanismos trabalhando em conjunto.

FAQ

• O que é um algoritmo de hash?
  Um algoritmo de hash é uma função matemática que converte dados de entrada em um resumo de comprimento fixo e é comumente usado para verificar a integridade dos dados.

• O que é SHA-256?
  SHA-256 é uma função hash criptográfica da família SHA-2 que produz um resumo de 256 bits e é usada por sistemas como o Bitcoin.

• Qual é a diferença entre hashing e criptografia?
  A criptografia geralmente pode ser revertida com a chave correta, enquanto o hashing criptográfico é geralmente projetado como um processo unidirecional sem um método normal de decodificação.

• O que é uma colisão de hash?
  Uma colisão de hash ocorre quando duas entradas diferentes produzem a mesma saída de hash. Funções hash criptográficas seguras são projetadas para tornar a descoberta de tais colisões computacionalmente impraticável.

• Algoritmos de hash podem tornar uma blockchain completamente segura?
  Não. O hashing é apenas uma parte da segurança da blockchain. Assinaturas digitais, mecanismos de consenso, validação de nós e o modelo mais amplo de segurança da rede também são importantes.

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