RESUMEN
SHA-256, que significa Secure Hash Algorithm, es una función hash criptográfica que convierte cualquier dato de entrada en una cadena alfanumérica fija de 256 bits. Desarrollada por la Agencia de Seguridad Nacional (NSA) del Gobierno de los Estados Unidos, SHA-256 es la función hash criptográfica más preferida para la seguridad de datos.
El algoritmo de hash se considera altamente seguro ya que genera valores de hash únicos e irreversibles. Por lo tanto, es el mecanismo de seguridad más preferido que se utiliza ampliamente en diversas aplicaciones de seguridad como firmas digitales, autenticación de contraseñas, blockchain, criptomonedas, etc.
El algoritmo Secure Hash Algorithm (SHA-256) es el algoritmo de hash más utilizado en seguridad criptográfica. El algoritmo procesa los datos de entrada a través de una función matemática refinada, generando un hash de salida único de un tamaño fijo de 256 bits. El hash de salida se utiliza como una firma digital, ya que representa los datos originales.
La Agencia de Seguridad Nacional (NSA) de Estados Unidos introdujo SHA-256 en 2001 como sucesor de SHA-1, que era vulnerable a ataques. Dado que SHA-256 produce una cadena fija de caracteres independientemente de los datos de entrada, es altamente seguro. Por ejemplo, SHA-256 genera un hash de 256 bits de longitud, lo que lo hace computacionalmente desafiante para que alguien recupere la entrada original a partir del valor hash, manteniendo la integridad de los datos intacta.
SHA-256, como algoritmo de hash seguro, procesa los datos de entrada pasándolos a través de una serie de operaciones matemáticas. La entrada puede ser una contraseña de cuatro letras o muchas páginas de un libro; el algoritmo SHA-256 crea el mismo valor de hash de 256 bits.
Aunque se realice un cambio mínimo en la entrada, como un carácter, el resultado será completamente diferente. Por lo tanto, es altamente desafiante para los atacantes realizar ingeniería inversa del hash y encontrar los datos originales, lo que hace que el algoritmo sea altamente seguro.
Veamos las características prominentes del algoritmo SHA-256.
La característica principal del algoritmo SHA-256 es su unicidad en la salida. En pocas palabras, el algoritmo genera un valor hash de salida de 256 bits de longitud, independientemente del tamaño de la entrada. Entonces, ya sea una entrada de un solo carácter o varias páginas de entrada, el valor hash de salida será de 256 bits de longitud.
Todos los valores hash generados por el algoritmo SHA-256 son irreversibles. Cualquier entrada, independientemente del tamaño, genera la misma salida con una longitud fija de 256 bits. Además, el tamaño de entrada no está restringido. Por lo tanto, es computacionalmente imposible para los piratas informáticos realizar ingeniería inversa en los datos originales. Esto, a su vez, garantiza que los datos originales estén seguros en todo momento, incluso si el valor hash está disponible públicamente.
El algoritmo SHA-256 genera el mismo valor hash para una entrada específica. Esto mantiene la consistencia en el proceso de hash, lo que a su vez permite a los usuarios verificar datos en sistemas remotos.
Cuando ingresas los datos de entrada, el algoritmo SHA-256 los procesa a través de una serie de cálculos matemáticos conocidos como rondas. El proceso involucra múltiples pasos, como el preprocesamiento de datos, la expansión del mensaje y la compresión del mensaje. Veamos esos pasos en detalle.
La entrada de datos ingresada se rellena, lo que significa agregar algunos bits adicionales al mensaje original. Los bits se agregan de tal manera que el primer bit es uno mientras que el resto son ceros. Se asegura de que la longitud de los datos rellenos sea un múltiplo de 512.
La entrada de 512 bits se divide primero en 16 palabras de 32 bits. Luego se expande a 64 palabras de 32 bits a través de una serie de operaciones matemáticas.
El mensaje expandido de 64 palabras es entonces procesado a través de una serie de 64 rondas que involucran los siguientes pasos.
Cada ronda consta de un valor constante distinto de 32 bits producido dependiendo de la posición en la secuencia.
Se crea un calendario de mensajes de 64 entradas basado en el mensaje de 64 palabras y la constante de ronda.
Las 8 palabras de 32 bits son las variables de trabajo que almacenan los valores intermedios durante el proceso de hash. Estas variables de trabajo se actualizan según el programa de mensajes y una serie de operaciones matemáticas.
Una vez realizadas las 64 rondas, se combinan los valores finales de las variables de trabajo y se genera el valor hash de 256 bits. La salida final del algoritmo SHA-256 es siempre un valor hash de 256 bits, que actúa como una firma digital de los datos de entrada.
El algoritmo SHA-256 se utiliza ampliamente en diversas aplicaciones, incluyendo seguridad de datos, blockchain, firmas digitales y más. Veámoslos en detalle.
La firma digital o electrónica es la aplicación más común del algoritmo SHA-256, que se utiliza para validar la autenticidad de mensajes como transacciones con tarjeta de crédito, documentos digitales, etc.
El algoritmo SHA-256 genera un valor hash del contenido original, convirtiéndolo en una firma digital única. De esta manera, se protege la integridad del mensaje en todo momento. El firmante puede cifrar el valor hash utilizando la clave privada.
La codificación de contraseñas es otro caso de uso famoso del algoritmo SHA-256. Las organizaciones e instituciones dudan en almacenar sus contraseñas, temiendo actividades poco éticas. Por ello, derivan sus valores de hash. Así, cada vez que el usuario ingresa la contraseña, el algoritmo deriva un nuevo valor de hash y verifica si coincide con el contenido original almacenado en la base de datos.
El algoritmo SHA-256 es una función hash insustituible en aplicaciones de blockchain. Como todos sabemos, la criptomoneda más popular, Bitcoin, que sigue el mecanismo de Prueba de Trabajo (PoW), utiliza el algoritmo SHA-256 para verificar transacciones, minar nuevos bloques y asegurar la red contra ataques.
El algoritmo SHA-256 asegura la integridad de los datos almacenados en los bloques, ya que cada bloque contiene una huella digital única que no puede ser modificada. Además, cada bloque está vinculado al bloque anterior utilizando sus valores hash. Esa es la razón detrás del nombre cadena de bloques. El algoritmo SHA-256 hace que el libro mayor de la cadena de bloques sea transparente para que todos los usuarios puedan verificarlo en cualquier momento.
Además, SHA-256 asegura la blockchain y la protege de ataques. Por ejemplo, un minero debe agregar una cadena aleatoria de números llamada nonce al contenido del bloque anterior y procesarlo a través del algoritmo SHA-256. De esta manera, nadie puede adivinar la cadena correcta de números para recuperar el contenido. Se requiere una cantidad significativa de energía computacional para adivinar los valores hash correctos, lo cual es impracticable, haciendo que la red sea segura.
El apretón de manos SSL (Secure Socket Layer) es crucial para las sesiones de navegación web, ya que establece una conexión segura entre el navegador web y un servidor. El apretón de manos SSL depende del algoritmo SHA-256 para conectar de forma segura entre el navegador y el servidor.
Por ejemplo, la comunicación entre el servidor y el navegador siempre comienza con un apretón de manos SSL, que es criptografía asimétrica que permite al navegador verificar el servidor web, obtener la clave pública y establecer una conexión segura antes de la transferencia de datos.
SHA-256 verifica la integridad de los datos de cualquier archivo en internet, como documentos, videos y ejecutables de software, durante las descargas y transferencias. Por ejemplo, cuando se sube un archivo al sitio web, el algoritmo genera un valor hash para ese archivo. Así, cuando alguien descarga el archivo, el valor hash se calcula nuevamente para mantener la integridad de los datos. El archivo se verifica solo cuando ambos valores hash coinciden.
Muchas de las principales criptomonedas siguen el algoritmo SHA-256, incluyendo Bitcoin. Aquí está la lista de las principales monedas minables que siguen el algoritmo de hash SHA-256.
Conclusión
El algoritmo SHA-256 juega un papel crucial en muchas industrias, especialmente en ciberseguridad y tecnología blockchain. Ayuda en la transmisión segura de datos, firmas digitales y el proceso de minería en varias criptomonedas. Mantenerse actualizado sobre las tecnologías y tendencias actuales y sus casos de uso nos ayudará a mantenernos a la vanguardia en el panorama digital. Si te interesa la minería de criptomonedas, aquí tienes algunos mineros ASIC SHA-256 para que explores.
SHA-256 se considera seguro. Cuando dos entradas diferentes generan la misma salida de hash, ocurre una colisión. SHA-256 es conocido por su resistencia a colisiones y minimiza tales colisiones.
Es computacionalmente inviable revertir el proceso y obtener la entrada original a partir de la salida del hash. Esto, a su vez, mejora la seguridad de las firmas digitales y el almacenamiento de contraseñas.
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