O que é um hash? Revelando a base criptográfica da blockchain

Ao falar de segurança na blockchain, todos mencionam o valor hash. Mas o que exatamente é um valor hash? Como garante a imutabilidade das transações? Muitas pessoas tendem a confundir valor hash com criptografia; na realidade, o processo de geração do valor hash é unidirecional e irreversível, o que o torna tão poderoso no mundo digital.

Compreendendo a essência do valor hash através do mapeamento irreversível

Hash, também conhecido como hash ou hashage, é um programa matemático que recebe informações de entrada de comprimento arbitrário, as transforma através de um algoritmo de hash específico e, por fim, gera um resultado de comprimento fixo. Este resultado é o que chamamos de valor hash.

Simplificando, o valor hash é como a “impressão digital” dos dados — cada entrada diferente gera um código de impressão digital único, mas esse processo é completamente unidirecional. Você pode calcular facilmente o valor hash a partir do conteúdo original, mas não pode determinar o conteúdo original a partir do valor hash. É como saber que o resultado do cálculo é 5; você não consegue saber se é 1+4 ou 2+3. O valor hash funciona assim, como um mapeamento irreversível.

De forma rigorosa, a geração do valor hash não pertence ao escopo de algoritmos de criptografia. Criptografia geralmente se refere ao processo de decifrar — se há criptografia, necessariamente há uma possibilidade de decifrar. A geração do valor hash é uma espécie de sistema de senha unidirecional, com apenas o cálculo na direção direta, sem qualquer processo de decodificação reversa. É por isso que o valor hash é uma parte fundamental da criptografia moderna.

Algoritmos de hash comuns e métodos de cálculo do valor hash

Atualmente, os algoritmos capazes de gerar valores hash na indústria incluem três categorias: a série MD (MD5, MD4, etc.) amplamente utilizados internacionalmente, a série SHA (SHA-1, SHA-256, etc.) e o padrão nacional chinês SM3.

Dentre eles, o SHA-256 foi projetado pela Agência de Segurança Nacional dos EUA (NSA) e publicado pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST). Por que chama SHA-256? Porque o valor hash gerado tem comprimento de 256 bits. Devido à sua alta segurança, o SHA-256 tornou-se um dos métodos mais confiáveis para proteger informações digitais, sendo amplamente utilizado em blockchain, criptografia e outros campos.

Por exemplo, se aplicarmos o algoritmo SHA-256 à string “hello blockchain world, this is yeasy@github”, o valor hash gerado será “db8305d71a9f2f90a3e118a9b49a4c381d2b80cf7bcef81930f30ab1832a3c90”. Desde que o conteúdo original permaneça inalterado, esse valor hash nunca mudará; por outro lado, se apenas um caractere for alterado, o valor hash resultante será completamente diferente.

Essa é a força do valor hash — sem precisar verificar o conteúdo original do arquivo, se dois arquivos têm o mesmo valor hash SHA-256, você pode quase garantir que seu conteúdo seja idêntico.

Como o valor hash protege a segurança dos dados

Nos primeiros tempos de comunicação na rede, as informações durante a transmissão eram facilmente corrompidas ou adulteradas. Como o receptor pode verificar se a mensagem recebida corresponde ao conteúdo enviado? Repetir a transmissão para confirmação é ineficiente e desperdiça recursos.

O valor hash oferece uma solução elegante. O remetente pode calcular um valor hash da mensagem original e anexá-lo à mensagem ao enviá-la. Quando o receptor recebe a mensagem, ele também calcula o valor hash do conteúdo original e o compara com o valor recebido. Se ambos forem idênticos, a mensagem não foi adulterada durante a transmissão; se forem diferentes, mesmo que apenas um caractere tenha sido alterado, o receptor pode detectar imediatamente. Esse mecanismo de verificação de integridade baseado em valor hash tornou-se uma prática padrão na transmissão moderna de dados.

O papel fundamental do valor hash na blockchain

O valor hash é a aplicação mais crítica na tecnologia blockchain. Cada bloco contém o valor hash do bloco anterior, e o próximo bloco contém o valor hash do bloco atual, formando uma cadeia conectada de forma irreversível.

Por exemplo, no Bitcoin, o sistema usa valores hash para gerar o resumo de dados de cada transação. Quando alguém tenta alterar registros históricos de transações, o valor hash daquele bloco muda imediatamente, e os valores hash de todos os blocos subsequentes também mudam. Essa estrutura em cadeia garante que todo o registro de transações na blockchain seja altamente confiável e seguro — para alterar uma única transação, o atacante precisaria recalcular os valores hash de todos os blocos subsequentes, o que é praticamente impossível computacionalmente.

Por isso, diz-se que a blockchain possui “imutabilidade” — essa imutabilidade é sustentada pelas características do valor hash.

Quatro características essenciais de um valor hash de qualidade

Nem todos os algoritmos de hash podem ser usados em blockchain ou aplicações criptográficas. Um algoritmo confiável para gerar valores hash deve atender às seguintes quatro condições:

Rápido na direção direta — dado o conteúdo original e o algoritmo de hash, deve ser possível gerar rapidamente o valor hash correspondente em tempo e recursos limitados. Isso garante a eficiência do sistema.

Dificuldade na direção inversa — dado um valor hash, é quase impossível determinar o conteúdo original em tempo limitado. Essa é a base da segurança do valor hash e a essência da “unidirecionalidade”.

Sensibilidade à entrada — mesmo uma pequena alteração na entrada original deve causar uma mudança significativa no valor hash gerado. Assim, qualquer adulteração pode ser detectada imediatamente.

Evitar colisões — é difícil encontrar duas entradas diferentes que gerem o mesmo valor hash (chamado de “colisão”). Uma forte resistência a colisões garante a singularidade do valor hash.

Por possuir essas características, o valor hash se tornou uma ferramenta indispensável na criptografia moderna e na tecnologia blockchain. Desde a verificação de dados até a validação de transações, da integridade de arquivos à estrutura em cadeia da blockchain, o valor hash está presente em todos os lugares, protegendo silenciosamente a segurança e a confiabilidade do mundo digital. Compreender seu funcionamento ajuda a entender por que a blockchain consegue, mesmo sem uma entidade central de confiança, manter a segurança e a confiabilidade de todo o sistema.