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¿Qué es el hash y cómo funciona?

¿Qué es el hash?

El hash es el proceso de transformar cualquier clave dada o una cadena de caracteres en otro valor. Esto suele estar representado por un valor o clave más corto y de longitud fija que representa y facilita la búsqueda o el empleo de la cadena original.

El uso más popular del hash es la implementación de tablas hash. Una tabla hash almacena pares de clave y valor en una lista a la que se puede acceder a través de su índice. Debido a que los pares de clave y valor son ilimitados, la función hash asignará las claves al tamaño de la tabla. Entonces, un valor hash se convierte en el índice de un elemento específico.

Una función hash genera nuevos valores de acuerdo con un algoritmo de hash matemático, conocido como valor hash o simplemente hash. Para evitar la conversión de hash a la clave original, un buen hash siempre usa un algoritmo de hash unidireccional.

El hash es relevante para, pero no se limita a, la indexación y recuperación de datos, las firmas digitales, la ciberseguridad y la criptografía.

¿Para qué se utiliza el hash?

Recuperación de datos

El hash usa funciones o algoritmos para asignar datos de objetos a un valor entero representativo. Luego, se puede usar un hash para restringir las búsquedas al ubicar estos elementos en el mapa de datos de ese objeto.

Por ejemplo, en las tablas hash, los desarrolladores almacenan datos, tal vez un registro de cliente, en forma de pares de clave y valor. La clave ayuda a identificar los datos y funciona como una entrada para la función hash, mientras que el código hash o el número entero se asigna a un tamaño fijo.

Las tablas hash admiten funciones que incluyen lo siguiente:

  • insertar (clave, valor)
  • obtener la clave)
  • borrar (clave)
ejemplo de una tabla hash
Diagrama que ilustra cómo funciona una tabla hash.

Firmas digitales

Además de permitir la recuperación rápida de datos, el hash ayuda a cifrar y descifrar las firmas digitales que se utilizan para autenticar a los remitentes y receptores de mensajes. En este escenario, una función hash transforma la firma digital antes de que tanto el valor hash (conocido como resumen de mensaje) como la firma se envíen en transmisiones separadas al receptor.

Una vez recibido, la misma función hash deriva el resumen del mensaje a partir de la firma, que luego se compara con el resumen del mensaje transmitido para garantizar que ambos sean iguales. En una operación hash unidireccional, la función hash indexa el valor o clave original y permite el acceso a los datos asociados con un valor o clave específicos que se recuperan.

el proceso de firma digital
Cuando alguien crea y cifra una firma digital con una clave privada, también se crean y cifran datos hash. La clave pública del firmante permite al destinatario descifrar la firma.

¿Qué es el hash en la estructura de datos?

La clasificación Dewey Decimal ha funcionado bien en bibliotecas durante muchos años, y el concepto subyacente funciona igual de bien en informática. Los ingenieros de software pueden ahorrar tiempo y espacio de archivos reduciendo los activos de datos originales y las cadenas de entrada a claves cortas alfanuméricas.

Cuando alguien está buscando un elemento en un mapa de datos, el hash ayuda a reducir la búsqueda. En este escenario, los códigos hash generan un índice para almacenar valores. Entonces, aquí, el hash se usa para indexar y recuperar información de una base de datos porque ayuda a acelerar el proceso; es mucho más fácil encontrar un elemento utilizando su clave hash más corta que su valor original.

¿Qué es el hash en ciberseguridad?

Muchos algoritmos de cifrado utilizan hash para mejorar la ciberseguridad. Las cadenas hash y las entradas no tienen sentido para los piratas informáticos sin una clave de descifrado.

Por ejemplo, si los piratas informáticos violan una base de datos y encuentran datos como «John Doe, número de seguro social 273-76-1989», pueden usar esa información de inmediato para sus actividades nefastas. Sin embargo, un valor hash como «a87b3» es inútil para los actores de amenazas a menos que tengan una clave para descifrarlo.

Como tal, el hash ayuda a proteger las contraseñas almacenadas en una base de datos.

¿Qué es el hash en criptografía?

La criptografía utiliza múltiples funciones hash para proteger los datos. Algunos de los hashes criptográficos más populares incluyen los siguientes:

  • Algoritmo hash seguro 1 (SHA-1)
  • Algoritmo hash seguro 2 (SHA-2)
  • Algoritmo hash seguro 3 (SHA-3)
  • MD2
  • MD4
  • MD5

Las funciones hash de resumen de mensajes como MD2, MD4 y MD5 ayudan a hash de firmas digitales. Una vez procesada, la firma se transforma en un valor más corto llamado resumen de mensaje.

Hash MD5

El algoritmo de hash seguro (SHA) es un algoritmo estándar que se utiliza para crear un resumen de mensajes más grande (160 bits). Si bien es como la función hash de resumen de mensajes MD4, y es buena para el almacenamiento y la recuperación de bases de datos, este no es el mejor enfoque para fines criptográficos o de verificación de errores. SHA-2 se utiliza para crear un resumen de mensajes más grande (224 bits). SHA-3 es el sucesor de SHA-2.

¿Qué es una colisión?

El hash en ciberseguridad exige procesos unidireccionales que utilizan un algoritmo de hash unidireccional. Es un paso crucial para evitar que los actores de amenazas realicen ingeniería inversa de un hash a su estado original. Al mismo tiempo, dos claves también pueden generar un hash idéntico. Este fenómeno se llama colisión.

Una buena función hash nunca produce el mismo valor hash a partir de dos entradas diferentes. Como tal, una función hash que viene con un riesgo de colisión extremadamente bajo se considera aceptable.

El direccionamiento abierto y el encadenamiento separado son dos formas de lidiar con las colisiones cuando ocurren. El direccionamiento abierto maneja las colisiones almacenando todos los datos en la propia tabla hash y luego buscando disponibilidad en el siguiente lugar creado por el algoritmo.

Los métodos de direccionamiento abiertos incluyen:

  • doble hash
  • palpado lineal
  • sondeo cuadrático

El encadenamiento separado, por el contrario, evita colisiones al hacer que cada celda de la tabla hash apunte a listas vinculadas de registros con valores idénticos de función hash.

Para garantizar aún más la singularidad de las salidas cifradas, los profesionales de la ciberseguridad también pueden agregar datos aleatorios a la función hash. Este enfoque, conocido como «salazón», garantiza una salida única incluso cuando las entradas son idénticas.

Salting impide que los malos actores accedan a contraseñas no únicas. Esto se debe a que cada valor hash es único, incluso cuando los usuarios reutilizan sus contraseñas. La salazón agrega otra capa de seguridad para frustrar los ataques de mesa arcoíris.

El hash también se puede utilizar para analizar o prevenir la manipulación de archivos. Esto se debe a que cada archivo original genera un hash y lo almacena dentro de los datos del archivo. Cuando un receptor recibe el archivo y el hash juntos, puede verificar el hash para determinar si el archivo se vio comprometido. Si alguien manipulara el archivo en tránsito, el hash reflejaría ese cambio.

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