SHA-256

En este artículo vamos a definir qué es el SHA-256, y hablaremos también de sus aplicaciones prácticas, sus ventajas sobre otras funciones hash y sus posibles repercusiones en el futuro de la criptografía.

¿Qué es SHA-256?

Previamente a definir qué es SHA-256, definamos qué es una función hash: una función hash es un algoritmo matemático que transforma cualquier bloque arbitrario de datos en una cadena de caracteres de longitud fija, llamada hash; el algoritmo asegura que, independientemente de la longitud de los datos de entrada, el valor hash de salida será siempre de la misma longitud.

Transformación ejercida por una función hash | Fuente: FreeCodeCamp

Como ya imaginarás, efectivamente SHA-256 es una función hash. Éste es ampliamente empleado para la seguridad criptográfica en general; sin ir más lejos, es el algoritmo del propio Bitcoin, que permite homogeneizar la Prueba de Trabajo o Proof of Work, efectuada en la minería de Bitcoin.

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Característica del SHA-256

Veamos ahora las principales características propias del SHA-256:

Longitud fija: El SHA-256 siempre produce un hash de 256 bits; la salida siempre tendrá esta longitud.
Irreversibilidad: Es prácticamente imposible recrear la entrada original a partir del hash generado.
Unicidad: Cada entrada produce un hash único; es altamente improbable que dos entradas diferentes generen el mismo hash.
Resistencia a colisiones: Esto significa que el SHA-256, por su naturaleza, procura evitar que dos entradas distintas produzcan el mismo hash.

Entendiendo el Sha - 256 dentro de la blockchain: El hash

Como ya venimos comentando, un hash es un valor único y fijo de tamaño fijo que se genera a partir de datos de cualquier longitud utilizando una función matemática. Para que se entienda, un hash funciona como una "huella digital" de los datos originales.

Con el SHA-256, y con cualquier función hash, cualquier mínimo cambio en los datos originales o de entrada, resultará siempre en un hash completamente diferente. Este hecho es el que lo hace esencial para sus diversas aplicaciones: criptografía, verificar transacciones en criptomonedas (como Bitcoin), verificación de software y de archivos, seguridad web, gestión de datos, etc.

Fuente: Medium

Aplicaciones de SHA-256

Veamos ahora las principales aplicaciones de SHA-256:

Seguridad en Criptomonedas

El uso más conocido de SHA-256 es en la minería y la verificación de transacciones de criptomonedas, más en concreto en Bitcoin; SHA-256 es ni más ni menos que la función hash utilizada por la primera y mayor criptomoneda del mundo. El SHA-256 Garantiza la seguridad al verificar las transacciones y mantener la integridad de la blockchain o cadena de bloques de Bitcoin.

Existen también otras criptomonedas que aplican el SHA-256, pero ninguna de ellas es otra de las grandes conocidas; la más relevante quizá sea Syscoin (SYS), un proyecto cuyo objetivo es ofrecer la seguridad de Bitcoin y la flexibilidad de Ethereum, 2 en 1 en una misma blockchain.

Verificación de Integridad de Datos

En aplicaciones más generales, SHA-256 se utiliza para verificar la integridad y originalidad de archivos y software.

La aplicación es sencilla: tras calcular el hash de un archivo original, cualquier cambio en este archivo producirá un hash diferente, lo cual alertará sobre manipulaciones o corrupciones del archivo original, dando así el SHA-256 una excelente garantía a nivel de seguridad.

Certificados SSL y Seguridad Web

Expliquemos antes de seguir qué es un Certificado SSL (Secure Sockets Layer): Los certificados SSL son certificados digitales que verifican la identidad de un sitio web, y que permiten una conexión de red cifrada a tal sitio web.

Es un poco complejo, pero tratemos de explicarlo de una forma que se comprenda bien:

La función hash SHA-256 se utiliza para generar un resumen único y fijo del contenido del certificado SSL.
Este resumen, o hash, se firma criptográficamente utilizando la clave privada del emisor del certificado.
Cuando un navegador web recibe este certificado, puede usar la clave pública del emisor para verificar la firma y el hash, asegurando así la autenticidad del sitio web.
Además, el SHA-256 facilita la creación de un canal seguro de comunicación entre el usuario y el servidor, garantizando que la información intercambiada permanezca confidencial y protegida contra posibles intentos de interceptación o manipulación por parte de terceros.

Ventajas de SHA-256 sobre Otros Algoritmos de Hash

La principal ventaja de SHA-256, sobre SHA-1 y otros algoritmos más antiguos, es su mayor resistencia a las colisiones, lo que permite al minero de bitcoin -u otras transacciones de la blockchain-, mejorar su poder computacional, y automatizar mayor número de operaciones sin miedo a colapsos, o al menos no potencialmente.

A medida que la capacidad computacional ha mejorado, los algoritmos más antiguos se han vuelto más susceptibles a ataques de colisión, pudiendo darse que dos entradas diferentes pueden llegar a producir el mismo hash (esto es conocido como colisión), convirtiendo así en inútil la función hash.

Sin embargo, SHA-256, debido a su longitud de hash más larga y su estructura mejorada (produciendo un hash 256 bits vs., por ejemplo, el hash de 160 bits del SHA-1), ofrece una resistencia mucho mayor contra este tipo de vulnerabilidades.

Ejemplo de la función hash SHA-1 | Fuente: CodeSigningStore.com

SHA-256 en el Futuro de la Criptografía

La seguridad digital evoluciona de forma constante. El SHA-256, a día de hoy, destaca como un elemento clave; no obstante, los ingenieros de datos continúan trabajando en el desarrollo de métodos de hash más sólidos, y en la evolución continua de la protección de datos.

Innovaciones y desarrollos futuros en algoritmos de hash

Los esfuerzos en el I+D de la criptografía se orientan a desarrollar métodos criptográficos que no sean seguros únicamente ante las amenazas actuales, sino que también sean resistentes a posibles avances en computación cuántica; ésta, es la amenaza principal a la criptografía tal y como la conocemos a día de hoy.

Imagen de un computador cuántico | Fuente: R&D World

Es cierto que a la computación cuántica, según los expertos en el campo, le quedan todavía años (quizá incluso décadas) hasta estar lo suficientemente desarrollada como para ser plenamente funcional (y, con ello, una amenaza para la criptografía).

No obstante, el trabajo es constante y avanza continuamente, por lo que, en cuanto a la criptografía respecta, se deberá trabajar en innovaciones como funciones hash cuántico-resistentes para garantizar la seguridad de los datos en el futuro, cuando la computación cuántica sea ya una realidad a efectos prácticos.

Podríamos abordar también el tema de la criptografía cuántica, pero ese tema (muy interesante) ya daría para otro artículo completo.

El papel de SHA-256 en la evolución de la seguridad digital

El SHA-256 ha sido un pilar fundamental en la evolución de la seguridad digital, estableciendo estándares de integridad y autenticación.

Su papel va más allá de la criptografía de las criptomonedas: ha sentado las bases para la confiabilidad en la verificación de archivos, la autenticación web y la protección de datos.

A medida que la seguridad digital avanza, el legado de SHA-256 servirá sin duda para inspirar y formar parte de la evolución hacia métodos aún más seguros y adaptativos en la protección de la información en línea.