Hash functions: o que são, como funcionam e onde são usadas

Voltar a escrever sobre hash functions é, para mim, uma volta às origens. Durante minha trajetória como professor universitário, lecionei disciplinas de Redes de Computadores e Segurança da Informação, área em que também sou especialista pela Universidade de Brasília (UnB). Neste artigo, retomo um dos conceitos mais importantes da segurança da informação de forma simples e aplicada.

Uma função de hash é um algoritmo que recebe uma informação de qualquer tamanho e gera uma saída de tamanho fixo. Esse resultado, chamado de hash, pode ser entendido como uma espécie de impressão digital digital do conteúdo. Um pequeno texto ou um arquivo de vários gigabytes, quando processados pelo mesmo algoritmo, produzem saídas com tamanho previamente definido.

O processo pode ser resumido assim: entrada de qualquer tamanho → função de hash → saída de tamanho fixo. Uma característica importante é que pequenas mudanças na entrada normalmente produzem grandes alterações no resultado. Se um único caractere de um arquivo for modificado, por exemplo, o hash calculado tende a ser completamente diferente.

É importante diferenciar hash, criptografia e codificação. Na criptografia, a informação é transformada para proteger seu conteúdo, mas pode ser recuperada com a chave apropriada. No hash, não existe a intenção de recuperar o conteúdo original. Já a codificação, como ocorre no Base64, apenas modifica a forma de representação dos dados e pode ser facilmente revertida.

As funções de hash podem ser classificadas em criptográficas e não criptográficas. As criptográficas possuem características voltadas à segurança, como resistência a colisões e dificuldade de descobrir a entrada original a partir do hash. Entre os exemplos mais conhecidos estão SHA-2 e SHA-3. Algoritmos antigos como MD5 e SHA-1 ainda aparecem em provas e sistemas legados, mas possuem limitações importantes de segurança. Já funções não criptográficas são muito utilizadas em estruturas de dados, tabelas hash e mecanismos de busca rápida.

Entre os principais exemplos de utilização da função hash estão o armazenamento de senhas, os checksums, as assinaturas digitais, os certificados digitais e a verificação da integridade de arquivos. No armazenamento de senhas, normalmente são empregados mecanismos específicos que combinam funções de derivação de chave com recursos como o salt, dificultando ataques baseados em senhas previamente calculadas.

Os checksums e os hashes também podem ajudar a identificar alterações em arquivos. Um fornecedor de software, por exemplo, pode publicar o hash SHA-256 de determinado arquivo. Depois do download, o usuário calcula o hash do arquivo recebido e compara os dois valores. Se forem diferentes, o arquivo certamente não corresponde ao conteúdo original.

Na prática, essa verificação é simples. No Windows PowerShell, por exemplo, pode-se utilizar Get-FileHash arquivo.iso -Algorithm SHA256. No Linux, um comando bastante conhecido é sha256sum arquivo.iso. O valor obtido deve ser comparado com aquele divulgado pela fonte confiável.

As funções de hash também são utilizadas em assinaturas digitais e certificados digitais, contribuindo para verificar a integridade das informações. Em vez de trabalhar diretamente sobre todo o conteúdo de um documento, diversos mecanismos criptográficos utilizam inicialmente o hash desse conteúdo dentro do processo de assinatura e validação.

Para quem estuda Segurança da Informação para concursos públicos, alguns pontos merecem atenção especial. As bancas costumam cobrar a diferença entre hash e criptografia, as características das funções de hash criptográficas, o conceito de colisão, o uso na integridade de dados e algoritmos como MD5, SHA-1 e SHA-256. Uma pegadinha clássica é afirmar que um hash pode ser “descriptografado”: hash não é criptografia reversível.

Assim, compreender o que é uma função de hash, seus diferentes tipos e suas aplicações ajuda tanto na prática profissional quanto na preparação para provas. Mais do que decorar algoritmos, é importante entender sua função: produzir uma representação resumida dos dados que pode ser utilizada em mecanismos de integridade, segurança e identificação.

Perguntas frequentes

1. O que é hash e para que serve?
É um valor gerado por uma função matemática a partir de dados, utilizado principalmente em integridade, identificação e mecanismos de segurança.

2. Hash é criptografia?
Não. O hash é normalmente unidirecional, enquanto a criptografia permite recuperar o conteúdo original utilizando a chave adequada.

3. Qual é a diferença?
Hash está relacionado principalmente à integridade; criptografia, à confidencialidade; e codificação, à representação dos dados.

4. Quais são os principais tipos de funções de hash?
Existem funções criptográficas, como SHA-2 e SHA-3, e funções não criptográficas, utilizadas principalmente para desempenho e organização de dados.

5. Como verificar se um arquivo foi alterado usando hash?
Calcule o hash do arquivo e compare com o valor fornecido por uma fonte confiável. Valores diferentes indicam que o conteúdo não é o mesmo.

6. Como função hash é cobrada em provas de segurança da informação?
Principalmente em questões sobre integridade, colisões, senhas, algoritmos de hash e diferenças entre hash, criptografia e codificação.