Conclusiones Clave
El hashing es el proceso de convertir cualquier input en un output de tamaño fijo utilizando una función matemática, y es fundamental para la criptomoneda y la tecnología blockchain.
Las funciones hash criptográficas deben satisfacer tres propiedades clave: resistencia a colisiones, resistencia a la preimagen y resistencia a la segunda preimagen.
Bitcoin utiliza SHA-256 para minería, verificación de transacciones y generación de direcciones, mientras que Ethereum utiliza Keccak-256 para la gestión de estado y operaciones de contratos inteligentes.
Las funciones hash modernas como SHA-256 y SHA-3 siguen siendo seguras contra las amenazas conocidas de la computación cuántica, requiriendo solo tamaños de output más grandes en lugar de algoritmos completamente nuevos.
Introducción
El hashing se refiere al proceso de generar un output de tamaño fijo a partir de un input de tamaño variable. Esto se realiza a través de fórmulas matemáticas conocidas como funciones hash, que se implementan como algoritmos de hashing.
Aunque no todas las funciones hash implican criptografía, las funciones hash criptográficas están en el núcleo de la tecnología blockchain y la ciberseguridad moderna. Gracias a ellas, las blockchains y otros sistemas distribuidos pueden lograr altos niveles de integridad y seguridad de datos. Comprender cómo funciona el hashing es útil para cualquier persona interesada en cómo funcionan las criptomonedas.
Cómo Funcionan las Funciones Hash
Diferentes funciones hash producen outputs de diferentes tamaños, pero cada algoritmo siempre genera un output de longitud fija independientemente del tamaño del input. Por ejemplo, SHA-256 siempre produce un output de 256 bits (64 caracteres hexadecimales), mientras que SHA-1 genera un digest de 160 bits.
Es importante notar que el hashing no es lo mismo que la encriptación. La encriptación es un proceso bidireccional donde los datos pueden ser encriptados y luego desencriptados de nuevo a su forma original usando una clave. El hashing es una función unidireccional: puedes producir el hash a partir de un input, pero no puedes revertir el proceso para recuperar el input original a partir del hash solo.
Para ilustrar, ejecutar las palabras "Binance" y "binance" a través de SHA-256 produce outputs completamente diferentes:
"Binance" produce: f1624fcc63b615ac0e95daf9ab78434ec2e8ffe402144dc631b055f711225191
"binance" produce: 59bba357145ca539dcd1ac957abc1ec5833319ddcae7f5e8b5da0c36624784b2
Un cambio menor (la capitalización de la primera letra) resulta en un valor hash completamente diferente. Esta propiedad se llama el efecto avalancha, y es fundamental para la seguridad. Además, ambos outputs siempre permanecerán iguales sin importar cuántas veces se procesen las palabras a través del algoritmo, demostrando la naturaleza determinística de las funciones hash.
La familia de algoritmos SHA (Algoritmos de Hash Seguro) incluye varias generaciones. SHA-0 y SHA-1 ya no se consideran seguros porque se han encontrado colisiones. Actualmente, solo la familia SHA-2 (que incluye SHA-256 y SHA-512) y la familia SHA-3 (basada en el algoritmo Keccak) se consideran criptográficamente seguras.
Funciones Hash Criptográficas
Una función hash criptográfica es una función hash que satisface requisitos de seguridad adicionales, haciéndola adecuada para aplicaciones como firmas digitales, verificación de integridad de datos y consenso de blockchain. Romper tal función requiere un número enorme de intentos de fuerza bruta.
Para que una función hash criptográfica se considere segura, debe satisfacer tres propiedades clave: resistencia a colisiones, resistencia a la preimagen y resistencia a la segunda preimagen.
Resistencia a colisiones
Una colisión ocurre cuando dos inputs diferentes producen el mismo output hash. Una función hash se considera resistente a colisiones cuando encontrar tal colisión es computacionalmente inviable, aunque las colisiones matemáticamente deben existir (ya que el conjunto de inputs posibles es infinito mientras que los outputs son de longitud fija).
En la práctica, la resistencia a colisiones significa que tomaría millones de años de computación encontrar dos inputs que produzcan el mismo hash. SHA-256 requiere aproximadamente 2 elevado a la 128 operaciones para encontrar una colisión (el límite de cumpleaños), muy por encima de las capacidades computacionales actuales.
Resistencia a la preimagen
La resistencia a la preimagen significa que, dado un output hash, es computacionalmente inviable encontrar cualquier input que produzca ese output. Esto es lo que hace que las funciones hash sean "unidireccionales". Un atacante que vea un hash no puede determinar qué datos lo produjeron.
Esta propiedad es esencial para aplicaciones como el almacenamiento de contraseñas: un servicio puede almacenar el hash de una contraseña en lugar de la contraseña misma, y aun si la base de datos de hashes se expone, las contraseñas originales permanecen protegidas.
Resistencia a la segunda preimagen
La resistencia a la segunda preimagen significa que, dado un input específico y su hash, es inviable encontrar un input diferente que produzca el mismo hash. Aunque está relacionada con la resistencia a colisiones, esta propiedad aborda un escenario de ataque más específico.
Cualquier función hash que sea resistente a colisiones también es resistente a la segunda preimagen, ya que encontrar una segunda preimagen constituiría encontrar una colisión. Sin embargo, una función puede ser resistente a la preimagen sin ser resistente a colisiones.
Hashing en Blockchain
Las funciones hash se utilizan extensamente en sistemas de blockchain. En Bitcoin, SHA-256 asegura la red a través de prueba de trabajo, donde los mineros deben encontrar un output hash por debajo de un valor objetivo específico. Este proceso requiere un enorme esfuerzo computacional para completarse, pero es trivial de verificar, creando un modelo de seguridad asimétrica.
El hashing también se utiliza para construir árboles de Merkle: estructuras de datos donde las transacciones se hashan de forma pareada hasta que un único hash raíz resume todo un bloque de transacciones. Esto permite a los clientes ligeros verificar que una transacción específica está incluida en un bloque sin tener que descargar todos los datos de transacciones.
Bitcoin también utiliza hashing para la generación de direcciones. Una clave pública se procesa a través de SHA-256 seguido de RIPEMD-160 para producir un formato de dirección más corto y manejable. Este enfoque añade una capa extra de seguridad y reduce el tamaño de datos necesarios para las transacciones.
Ethereum utiliza una variante llamada Keccak-256 (estrechamente relacionada con el estándar SHA-3) para su gestión de estado, selectores de funciones de contratos inteligentes, registro de eventos y derivación de direcciones. Cada plataforma de blockchain selecciona funciones hash basadas en su modelo de seguridad específico y requisitos de rendimiento.
Minería y Tasa de Hash
En la minería de Bitcoin, el desafío principal es encontrar un input (variando un valor nonce en el encabezado del bloque) que produzca un hash SHA-256 por debajo de un umbral objetivo. El objetivo se ajusta cada 2,016 bloques para mantener un tiempo promedio de bloque de 10 minutos, independientemente de cuánta potencia de cálculo tenga la red. Esto es lo que hace que la blockchain sea segura.
La tasa de hash representa la potencia computacional total dedicada a la minería. A principios de 2026, la red de Bitcoin opera a aproximadamente 800 a 900 exahashes por segundo (EH/s), lo que significa que los mineros realizan colectivamente cientos de quintillones de cálculos hash cada segundo.
Los mineros no necesitan encontrar colisiones. Simplemente necesitan encontrar cualquier input que produzca un hash por debajo del objetivo de dificultad actual. Dado que existen muchos outputs válidos posibles, la tarea se trata de rendimiento computacional en lugar de explotar debilidades en SHA-256.
Debido a que la minería es costosa computacionalmente, los mineros tienen fuertes incentivos económicos para jugar según las reglas en lugar de intentar atacar la red. Cuantos más mineros participen, más segura se vuelve la blockchain.
Hashing en la Era Post-Cuántica
Una preocupación común es si las computadoras cuánticas podrían romper las funciones hash utilizadas en las blockchains. La respuesta corta: las funciones hash son mucho más resistentes a los ataques cuánticos que la criptografía de clave pública.
El algoritmo de Grover, el ataque cuántico más relevante a las funciones hash, proporciona solo una aceleración cuadrática. Esto significa que una función hash de 256 bits ofrecería aproximadamente 128 bits de seguridad contra un adversario cuántico, lo cual todavía se considera computacionalmente inviable de romper. Para comparación, los algoritmos de clave pública utilizados en blockchain (ECDSA, EdDSA) son completamente vulnerables al algoritmo de Shor en una computadora cuántica suficientemente poderosa.
En agosto de 2024, NIST publicó FIPS 205 (SLH-DSA), un estándar de firma digital basado en hash derivado de SPHINCS+. Este esquema construye su seguridad completamente sobre la fuerza de las funciones hash, representando un fuerte respaldo institucional de que SHA-2 y SHA-3 siguen siendo confiables en un mundo post-cuántico.
El consenso entre NIST, la UE y otros organismos de estándares a partir de 2025 es claro: no hay necesidad de nuevos algoritmos de "hash post-cuántico". Se espera que SHA-256 y SHA-3 con outputs de 256 bits o más se mantengan seguros en el futuro previsible. El urgente esfuerzo de migración post-cuántica se centra en reemplazar la criptografía de clave pública, no las funciones hash.
Hashing de Contraseñas y Derivación de Claves
Si bien SHA-256 y SHA-3 son excelentes funciones hash criptográficas de propósito general, no son adecuadas para el almacenamiento de contraseñas. La razón es la velocidad: estas funciones están diseñadas para ser rápidas, lo que significa que un atacante con acceso a una base de datos de contraseñas filtradas puede probar miles de millones de conjeturas de contraseñas por segundo utilizando GPUs o hardware especializado.
Las funciones de hashing de contraseñas dedicadas resuelven este problema siendo intencionalmente lentas y que requieren mucha memoria. El estándar recomendado actual es Argon2id, que ganó la Competencia de Hashing de Contraseñas en 2015. Otras opciones ampliamente utilizadas incluyen bcrypt y scrypt.
Estas funciones también utilizan un "salt" aleatorio único para cada contraseña, evitando que los atacantes usen tablas de búsqueda precomputadas (tablas arcoíris). La combinación de costo computacional, requisitos de memoria y salting hace que los ataques de fuerza bruta sean económicamente inviables incluso cuando las bases de datos hash están comprometidas.
FAQ
¿Cuál es la diferencia entre hashing y encriptación?
El hashing es una función unidireccional que produce un output de tamaño fijo y no se puede revertir. La encriptación es un proceso bidireccional donde los datos se transforman utilizando una clave y pueden ser desencriptados de nuevo a su forma original utilizando la clave correspondiente. El hashing se utiliza para la verificación de integridad y autenticación, mientras que la encriptación se utiliza para la confidencialidad.
¿Pueden dos inputs diferentes producir el mismo hash?
Sí, esto es teóricamente posible y se llama colisión. Sin embargo, para funciones hash seguras como SHA-256, encontrar tal colisión requiere aproximadamente 2 elevado a la 128 operaciones (el límite de cumpleaños), lo cual es computacionalmente inviable con la tecnología actual o previsible. Las funciones hash donde las colisiones han sido demostradas prácticamente, como MD5 y SHA-1, se consideran rotas y no deberían usarse para fines de seguridad.
¿Por qué Bitcoin utiliza específicamente SHA-256?
SHA-256 fue elegido para Bitcoin porque proporciona una fuerte resistencia a colisiones, ha sido bien analizado por la comunidad criptográfica, produce outputs de un tamaño adecuado para el ajuste de dificultad de prueba de trabajo, y ya estaba ampliamente desplegado cuando Bitcoin se lanzó en 2009. Permanece seguro sin ataques prácticos conocidos en su contra.
¿Las computadoras cuánticas pueden romper el hashing de blockchain?
Las computadoras cuánticas representan un riesgo mínimo para las funciones hash. El algoritmo de Grover puede acelerar las búsquedas hash de fuerza bruta, pero solo por un factor de raíz cuadrada: un hash de 256 bits aún proporcionaría 128 bits de seguridad cuántica, lo cual se considera seguro. La verdadera amenaza cuántica para las blockchains son los esquemas de firma de clave pública (ECDSA), no las funciones hash.
¿Qué función hash utiliza Ethereum?
Ethereum utiliza Keccak-256, que está estrechamente relacionada con el estándar NIST SHA-3 pero utiliza un padding ligeramente diferente. Se utiliza para la derivación de direcciones, generación de claves de trie de estado, selectores de funciones de contratos inteligentes y hashing de temas de eventos. Al igual que SHA-256, Keccak-256 no tiene ataques prácticos conocidos y se considera criptográficamente seguro.
Pensamientos Finales
Las funciones hash son bloques de construcción esenciales de la ciencia de la computación moderna y la ciberseguridad. Cuando se combinan con propiedades criptográficas como la resistencia a colisiones y la resistencia a la preimagen, permiten las garantías de seguridad que hacen posibles las redes blockchain.
Desde la minería de Bitcoin hasta los contratos inteligentes de Ethereum y los esquemas de firma post-cuánticos, el hashing sigue siendo una tecnología fundamental. Comprender cómo funcionan las funciones hash, sus propiedades de seguridad clave y sus aplicaciones en el mundo real ayuda a cualquier persona interesada en la tecnología blockchain a comprender por qué estos sistemas se consideran seguros.
Lectura Adicional
¿Qué es un Algoritmo de Consenso de Blockchain?
¿Qué es Bitcoin y cómo funciona?
Prueba de Trabajo (PoW) vs. Prueba de Participación (PoS)
Principios Generales de Seguridad
Una Introducción al Script de Bitcoin
Descargo de responsabilidad: Este contenido se presenta en una base "tal como está" para información general y fines educativos únicamente, sin representación ni garantía de ningún tipo. No debe interpretarse como asesoramiento financiero, legal u otro asesoramiento profesional, ni pretende recomendar la compra de ningún producto o servicio específico. Debe buscar su propio asesoramiento de asesores profesionales apropiados. Cuando el contenido es contribuido por un tercero, tenga en cuenta que las opiniones expresadas pertenecen al contribuyente y no reflejan necesariamente las de Binance Academy. Los precios de los activos digitales pueden ser volátiles. El valor de su inversión puede bajar o subir y puede que no recupere la cantidad invertida. Usted es el único responsable de sus decisiones de inversión y Binance Academy no es responsable de ninguna pérdida que pueda sufrir. Para más información, consulte nuestros Términos de Uso, Aviso de Riesgo y Términos de Binance Academy.