¿Qué es el hash? Una explicación completa
¿Qué es el hash?
El hash es el proceso mediante el cual los datos se transforman en un código llamado “hash” utilizando un algoritmo matemático. Un hash es el resultado de longitud fija compuesto por números y letras. El hashing se emplea para garantizar la seguridad de las blockchains. Por ejemplo, Bitcoin utiliza el algoritmo SHA-256, cuyas siglas significan Secure Hashing Algorithm.
En principio, cada algoritmo de hash funciona del mismo modo: se introduce una entrada de datos y se obtiene un código único. Se pueden ingresar distintos tipos de datos y el sistema generará siempre un nuevo hash. Generar un hash es sencillo, pero resulta prácticamente imposible deducir la información original a partir del hash resultante.
Considere las siguientes dos frases. Aunque son casi idénticas, al ser sometidas al algoritmo SHA-256, producen hashes completamente distintos. La única diferencia es que la letra “q” está en mayúscula en la segunda frase.
| Entrada | Resultado del hash |
|---|---|
| ¿qué es el hash? | 02daf7239066b5a0156ecdff33c63b37eac9a190bdbe8fd241d2b826a7d08794 |
| ¿Qué es el hash? | 1c6dcaf7a04af0089d447ee6525f6fa79feb5c005fa044ba3e39946a01337e28 |
Puntos clave
- El hashing convierte los datos en un código único y de longitud fija mediante un algoritmo, siendo prácticamente imposible revertir este proceso.
- Las funciones hash criptográficas son rápidas, deterministas, unidireccionales, extremadamente sensibles a cambios mínimos y resistentes a manipulaciones.
- Los árboles de Merkle agrupan muchas transacciones en un único hash compacto (Merkle Root), lo que permite ahorrar espacio y verificar datos rápidamente.
- El encabezado de bloque contiene información crucial como el hash del bloque anterior, la raíz Merkle, la marca de tiempo y el nonce, esenciales para la estructura de la blockchain.
- La minería de Bitcoin consiste en resolver acertijos criptográficos utilizando prueba de trabajo (Proof of Work), con lo cual los mineros añaden bloques y reciben recompensas.
- El hashing también es clave en el modelo Proof of Stake, donde se garantiza la seguridad sin necesidad de gran capacidad computacional.
¿Cómo funciona el hashing en el mundo cripto?
El hashing es una técnica que transforma datos en una cadena de caracteres de longitud fija, llamada hash. Este mecanismo desempeña un papel central en el mundo de las criptomonedas y las blockchains, ya que garantiza seguridad, integridad y eficiencia. Las blockchains emplean funciones hash criptográficas que convierten cada transacción en un valor único, el llamado “transaction hash”, el cual actúa como una firma digital.
Un hash de transacción puede utilizarse para localizar dicha transacción en un explorador de blockchain, un registro digital que documenta todas las transacciones. Este muestra entre qué direcciones se ha realizado una transacción y su monto, sin mencionar nombres.
Además, las blockchains utilizan un árbol de Merkle para almacenar de forma eficiente la información relacionada con las transacciones.
¿Cuáles son las ventajas de las funciones hash criptográficas?
Las blockchains utilizan funciones hash criptográficas diseñadas para ser seguras, fiables y rápidas. Estas funciones presentan cinco propiedades clave:
-
Determinismo
Una misma entrada genera siempre el mismo hash. -
Velocidad
El cálculo del hash se realiza rápidamente, lo cual es vital para procesar transacciones en tiempo real. -
Unidireccionalidad
Es fácil obtener un hash a partir de datos, pero es prácticamente imposible deducir los datos originales a partir del hash. -
Sensibilidad a cambios mínimos
Un cambio mínimo en los datos de entrada genera un hash completamente distinto, facilitando la detección de manipulaciones. -
Resistencia a colisiones
Es extremadamente difícil encontrar dos entradas distintas que generen el mismo hash, lo que impide la falsificación.
¿Qué es un árbol de Merkle?
Un árbol de Merkle es una estructura de datos utilizada para almacenar y verificar de forma eficiente las transacciones en la blockchain. Funciona así: cada transacción se convierte en un hash, luego dos hashes se combinan y se rehace el hash, y así sucesivamente hasta llegar a un único hash principal, llamado Merkle Root, que representa todas las transacciones del bloque.
Puede compararse con un árbol de Navidad: amplio en la base con muchas ramas (datos), y estrecho en la cima con una sola punta (Merkle Root). Muchas transacciones se agrupan en una sola raíz compacta.
Dado que incluso un pequeño cambio altera el hash, los árboles de Merkle permiten verificar de forma eficiente si los datos han sido modificados. Si se altera una sola transacción, también cambiará la Merkle Root.
Las ventajas de los árboles de Merkle son:
- Compactan grandes volúmenes de datos en un único hash.
- Permiten verificar la validez de los datos rápidamente.
- Aseguran que los datos estén correctamente ordenados y que los bloques estén encadenados correctamente.
¿Qué contiene un encabezado de bloque?
El encabezado de bloque es una parte fundamental de cada bloque en la blockchain. Contiene información esencial que vincula los bloques, valida las transacciones y permite la creación de nuevos bloques. En lugar de almacenar todos los datos del bloque, el encabezado resume la información más importante, lo que agiliza el procesamiento.
Un encabezado de bloque contiene:
1. Prev_Hash
Hash del bloque anterior, lo que vincula todos los bloques en una secuencia.
2. Tx_Root (Merkle Root)
Un hash que representa todas las transacciones del bloque, derivado del árbol de Merkle.
3. Timestamp
Fecha y hora de creación del bloque.
4. Nonce
Número aleatorio ajustado por los mineros para encontrar un hash válido durante la minería (dentro del sistema de Proof of Work).
Minería de Bitcoin
La minería de Bitcoin es el proceso mediante el cual se añaden nuevos bloques a la blockchain y los mineros reciben BTC como recompensa. Este proceso consiste en resolver un acertijo criptográfico. En la práctica, se trata de que los ordenadores adivinen qué entrada produce un determinado hash. Es difícil y en gran parte depende del azar, similar a una lotería. El primer ordenador que encuentra la solución válida puede añadir el bloque y recibe una recompensa de 3,125 BTC. Al principio, la recompensa era de 50 BTC por bloque, pero se reduce a la mitad cada cuatro años mediante un halving.
Este proceso sigue un mecanismo de consenso llamado Proof of Work, que requiere gran capacidad de cálculo. En 2009, era posible minar con un ordenador portátil; hoy en día se requiere hardware especializado debido al aumento de la dificultad.
¿Qué es el hashrate?
El hashrate indica la velocidad a la que se generan hashes en la red. Cuantos más mineros participan, mayor es el hashrate, lo que fortalece la seguridad del sistema. Cuando el hashrate aumenta, la dificultad también se ajusta al alza automáticamente. Cuando disminuye, la dificultad baja. Así se garantiza que, en promedio, se añada un nuevo bloque cada 10 minutos.
El hashing en Proof of Stake
El hashing también desempeña un papel crucial en las blockchains que utilizan el sistema Proof of Stake, como Ethereum. En este mecanismo, los validadores emplean hashing para verificar transacciones y asegurar los bloques, pero sin necesidad de un consumo energético tan elevado como en Proof of Work. Las funciones hash también garantizan aquí la integridad de los datos: cualquier modificación genera un nuevo hash, lo que permite detectar alteraciones de inmediato. De este modo, el hashing asegura la fiabilidad y seguridad del sistema de forma más eficiente energéticamente.
Reflexión final
El hashing es la técnica fundamental que permite a las blockchains ofrecer seguridad, integridad y eficiencia. Al transformar los datos en códigos únicos e irreversibles, las funciones hash criptográficas hacen que las transacciones sean confiables y resistentes a manipulaciones. En combinación con estructuras como los árboles de Merkle y los encabezados de bloque, el hashing asegura el funcionamiento ordenado de las blockchains. Ya sea bajo el modelo de Proof of Work o Proof of Stake, sin el hashing, el ecosistema blockchain simplemente no podría existir.
