O hash é a base da segurança da blockchain: como funciona a magia da criptografia

Se alguma vez se perguntou como a blockchain protege as transações contra fraudes, a resposta está nas profundezas das funções de hash. Hash é uma tecnologia fundamental que converte quaisquer dados em um conjunto de caracteres único e de tamanho fixo. Uma ideia simples, mas é isso que torna todo o ecossistema das criptomoedas confiável.

O que se entende por hash?

A nível básico, a hash é o processo pelo qual um programa recebe informações de qualquer tamanho e produz um resultado de tamanho fixo. Este resultado é gerado através de operações matemáticas conhecidas como funções de hash. Embora existam muitos tipos de funções de hash, as versões criptográficas mudaram as regras do jogo para as criptomoedas.

A determinabilidade é o que torna o hash tão valioso. Isso significa uma coisa simples: se os dados de entrada permanecem inalterados, o resultado do hash será sempre o mesmo. Essa propriedade é chamada de hash ou digest.

Ao contrário das funções de hash comuns, as variantes criptográficas são desenvolvidas como funções unidireccionais. Em outras palavras, é fácil obter a saída a partir da entrada, mas praticamente impossível realizar o processo inverso — encontrar a entrada tendo apenas a saída. É essa assimetria que garante a segurança.

Como funcionam na prática as funções hash?

Cada função de hash gera saídas de tamanho fixo. Por exemplo, o algoritmo SHA-256 sempre produz um resultado de 256 bits, enquanto o SHA-1 gera 160 bits. Isso acontece independentemente de quantos caracteres você passar pela função.

Para entender a magnitude da influência, vamos considerar um exemplo prático. Se passarmos as palavras “Binance” e “binance” pelo SHA-256:

• Binance → f1624fcc63b615ac0e95daf9ab78434ec2e8ffe402144dc631b055f711225191
• binance → 59bba357145ca539dcd1ac957abc1ec5833319ddcae7f5e8b5da0c36624784b2

Qualquer pequena alteração (na diferença do registro de uma letra) leva a um resultado completamente diferente. No entanto, ambos os resultados têm o mesmo tamanho — 64 caracteres, ou 256 bits.

Se as mesmas palavras forem passadas pelo SHA-1:

• Binance → 7f0dc9146570c608ac9d6e0d11f8d409a1ee6ed1
• binance → e58605c14a76ff98679322cca0eae7b3c4e08936

Os resultados do SHA-1 são mais curtos que (40 caracteres), mas o princípio permanece o mesmo. Não importa quantas vezes você repita a operação, os resultados serão idênticos.

A abreviatura SHA significa Secure Hash Algorithms. Esta é uma família de funções criptográficas que inclui SHA-0, SHA-1, os grupos SHA-2 e SHA-3. Atualmente, apenas SHA-2 e SHA-3 são considerados seguros, uma vez que vulnerabilidades foram encontradas nas versões anteriores.

Por que a hash é tão importante para as criptomoedas?

Funções hash comuns são aplicadas na busca em bancos de dados, análise de grandes arquivos e gestão de informações. Mas as versões criptográficas se espalham muito mais — na garantia de autenticação, assinaturas digitais e controle de integridade dos dados.

No contexto do Bitcoin, a hash não é apenas uma ferramenta auxiliar. Ela está integrada em cada aspecto da rede: desde a geração de endereços até o processo de mineração e a vinculação de blocos em uma cadeia.

A verdadeira força da hash se revela ao trabalhar com enormes volumes de dados. Em vez de armazenar e verificar todo o volume de informações, você pode passar isso por uma função hash e obter uma “impressão” compacta. Se essa impressão coincidir com a de referência, os dados não foram alterados. Isso elimina a necessidade de memorizar e transmitir grandes arquivos.

No blockchain, quase todos os protocolos de criptomoedas dependem da hash para agrupar transações em blocos e para estabelecer ligações criptográficas entre blocos consecutivos. Essas operações formam a cadeia.

Três propriedades críticas das funções hash criptográficas

Para que uma função hash criptográfica seja considerada segura, ela deve atender a três características principais.

Resistência a colisões

A colisão ocorre quando duas entradas diferentes geram o mesmo hash. Tecnicamente, colisões são inevitáveis para qualquer função hash — pois há infinitas entradas e um número finito de saídas. No entanto, uma função hash é considerada resistente a colisões se a probabilidade de encontrar tal colisão for tão baixa que levaria milhões de anos de cálculos.

SHA-256 — exemplo de uma função que é tão forte que é praticamente considerada sem colisões. No entanto, SHA-0 e SHA-1 já não são considerados seguros, uma vez que vulnerabilidades foram descobertas nelas. Apenas os grupos SHA-2 e SHA-3 mantêm o status de resistentes a colisões.

Resistência à descoberta do primeiro ponto de vista

Esta propriedade está intimamente relacionada com o conceito de funções unidireccionais. Se você tem um hash, é praticamente impossível encontrar os dados de entrada que o geraram. Um atacante teria que testar bilhões de combinações por meio de tentativa e erro.

Esta propriedade é criticamente importante para a proteção de senhas. Muitos serviços online não armazenam as próprias senhas, mas sim os seus хеши. Mesmo que a base de dados caia nas mãos de um criminoso, ele não conseguirá recuperar as senhas originais.

Resistência à descoberta da segunda visão inicial

Este tipo de ataque é mais complicado do que o anterior. O ladrão tem a primeira entrada e o seu хеш, e depois tenta encontrar a segunda entrada que geraria o mesmo хеш. Ao contrário da simples força bruta, aqui é necessário um trabalho direcionado com um хеш específico.

É lógico que uma função resistente a colisões também está protegida contra este ataque — pois este último sempre implica a descoberta de uma colisão. Mas a pré-imagem pode ser encontrada mesmo em uma função resistente a colisões, uma vez que não requer duas entradas aleatórias.

O papel do hash na mineração de Bitcoin

Mineração não é apenas o processo de obtenção de novas moedas. É uma operação complexa, repleta de funções hash em cada etapa: desde a verificação de saldo até a ligação de transações na árvore de Merkle.

A razão principal pela qual o Bitcoin permanece seguro reside nos custos computacionais da mineração. O minerador deve realizar uma enorme quantidade de operações de hash para encontrar a solução correta para o próximo bloco.

No processo de criação do candidato a bloco, o minerador experimenta com várias entradas diferentes. O bloco é considerado válido apenas se seu хеш começa com uma certa quantidade de zeros. Essa quantidade de zeros determina a dificuldade de mineração e é ajustada dinamicamente.

Hashrate da rede é o poder computacional total de todos os participantes. Quando o hashrate aumenta, o protocolo Bitcoin automaticamente aumenta a dificuldade para que o tempo médio de busca de um bloco permaneça em torno de 10 minutos. Se o hashrate cai, a dificuldade diminui, facilitando o trabalho.

É importante notar que os mineradores não procuram colisões. Em vez disso, eles buscam uma saída válida entre muitas soluções possíveis que atendem ao atual nível de dificuldade. Para cada bloco, existem vários hashes aceitáveis, e o minerador deve encontrar pelo menos um.

Este trabalho de computação é precisamente o que impossibilita a fraude. Se alguém quisesse falsificar o histórico de transações, teria que recalcular todos os blocos desde o momento do ataque até hoje — um gasto que não é economicamente justificável. Quanto mais mineradores se juntam à rede, mais difícil se torna o ataque, e mais confiável continua a ser a cadeia.

Conclusão

Hashing não é apenas um jogo matemático. É a base sobre a qual todos os ativos cripto e sistemas distribuídos se sustentam. As funções de hash criptográficas garantem segurança, imutabilidade de dados e autenticação de maneiras que antes eram impossíveis.

Compreender como essas funções funcionam não é um exercício acadêmico. É a chave para entender por que o blockchain é tão difícil de ser hackeado, por que seus fundos estão protegidos e por que sistemas descentralizados podem existir sem uma autoridade central de controle. Para qualquer pessoa que deseje se aprofundar mais no ecossistema cripto, o conhecimento sobre hash é absolutamente necessário.