Hash em blockchain

O que é uma blockchain baseada em hash?

Blockchain baseada em hash é um termo informal para uma blockchain que usa funções hash criptográficas para identificar dados, conectar blocos, verificar registros e revelar alterações não autorizadas.

Em geral, a expressão não descreve um tipo separado de blockchain com uma especificação técnica universalmente aceita.

Em vez disso, ela destaca o papel do hashing nas blockchains de criptomoedas.

A maioria das blockchains modernas usa hashes em cabeçalhos de blocos, identificadores de transações, árvores de Merkle, compromissos de estado de contas, processos de assinatura digital, sistemas de Proof of Work e processos de verificação de dados.

A visão geral do NIST sobre blockchain explica que os registros de blockchain são agrupados em blocos e que cada bloco é vinculado criptograficamente ao bloco anterior.

Quando o conteúdo de um bloco anterior muda, seu hash criptográfico também muda.

Essa mudança rompe o vínculo esperado com os blocos posteriores e torna a modificação detectável.

Portanto, uma blockchain baseada em hash deve ser entendida como uma blockchain protegida e organizada com hashes criptográficos, e não como uma criptomoeda, um token, uma empresa ou um mecanismo de consenso específico.

O que é um hash criptográfico?

Um hash criptográfico é uma saída de tamanho fixo produzida pela aplicação de uma função hash a dados de entrada.

A entrada pode ser uma mensagem curta, uma transação de criptomoeda, um cabeçalho de bloco, um contrato inteligente ou um conjunto de dados muito maior.

A definição do NIST de função hash criptográfica a descreve como uma função que mapeia dados de comprimentos variados para uma cadeia de bits de tamanho fixo.

A saída é comumente chamada de hash, digest, resumo da mensagem ou valor hash.

Uma função hash criptográfica segura é projetada para funcionar como uma impressão digital unidirecional dos dados digitais.

A mesma entrada produz o mesmo hash quando processada pelo mesmo algoritmo.

Uma pequena alteração na entrada deve produzir uma saída substancialmente diferente.

Deve ser computacionalmente inviável reconstruir a entrada original apenas a partir do hash.

Também deve ser computacionalmente inviável encontrar duas entradas diferentes que gerem o mesmo hash.

Por que as blockchains precisam de funções hash

As blockchains precisam de funções hash porque participantes descentralizados devem concordar sobre a identidade e a integridade dos dados sem depender de um administrador central de banco de dados.

Um hash oferece uma forma compacta de representar uma transação, um bloco, o estado de uma conta ou outro conjunto de informações.

Os nós podem calcular o hash de forma independente e comparar o resultado com o valor esperado pelo protocolo.

Se os dados tiverem sido alterados, o hash calculado normalmente deixará de corresponder ao valor esperado.

Isso permite que o software de blockchain detecte transações alteradas, blocos inválidos, dados de estado incorretos e arquivos corrompidos.

Os hashes também tornam viável conectar grandes volumes de dados por meio de árvores de Merkle e outras estruturas de dados autenticadas.

Sem funções hash seguras, muitas das verificações de integridade usadas pelas redes de criptomoedas não funcionariam como esperado.

Como os hashes conectam os blocos de uma blockchain

Uma blockchain geralmente conecta cada novo bloco a um bloco anterior por meio de um hash armazenado no cabeçalho do novo bloco.

A referência do cabeçalho de bloco do Bitcoin mostra que o cabeçalho de um bloco do Bitcoin contém o hash do cabeçalho do bloco anterior.

Assim, o bloco atual fica conectado a um bloco-pai específico.

Se os dados do bloco-pai mudarem, o hash desse bloco também muda.

O bloco-filho ainda conterá o hash original do bloco-pai, de modo que a conexão deixará de ser válida.

Alterar o bloco-pai também exigiria alterar o bloco-filho e todos os blocos posteriores construídos sobre ele.

Esse processo de vinculação por hashes é o principal motivo pelo qual a estrutura é chamada de blockchain.

A documentação de blocos da Ethereum explica, de forma semelhante, que os blocos contêm o hash do bloco anterior, conectando os registros em uma cadeia.

O que é um hash de bloco?

Um hash de bloco é um digest criptográfico derivado de um cabeçalho de bloco ou de outra representação do bloco definida pelo protocolo.

Ele serve como um identificador compacto desse bloco.

Exploradores de blockchain, nós, carteiras e desenvolvedores podem usar o hash para se referir a um bloco específico sem repetir todos os seus dados.

No Bitcoin, o cabeçalho do bloco inclui a versão, o hash do cabeçalho do bloco anterior, a raiz de Merkle, o timestamp, o alvo codificado e o nonce.

O cabeçalho serializado é processado pelo procedimento de hash do protocolo para produzir o hash do bloco.

O hash de bloco não é uma senha e não dá controle sobre fundos.

É uma informação pública usada para identificação, verificação e organização da cadeia.

Hash de bloco vs. altura do bloco

O hash de bloco e a altura do bloco identificam blocos de maneiras diferentes.

O hash de bloco é um identificador criptográfico calculado a partir dos dados do bloco.

A altura do bloco é sua posição em relação ao primeiro bloco da cadeia.

Durante um fork, dois blocos concorrentes podem existir temporariamente na mesma altura, mas terão hashes diferentes.

Assim, o hash identifica o bloco exato, enquanto a altura indica sua posição geral na cadeia.

Aplicações que precisam de uma identificação precisa devem usar o hash de bloco correto, em vez de se basear apenas na altura.

Como funcionam os hashes de transação

Um hash de transação é um digest usado para identificar uma transação de criptomoeda.

Ele costuma ser chamado de ID da transação ou TXID.

Os dados da transação são serializados de acordo com as regras da rede e processados pelo algoritmo de hash exigido.

O valor resultante permite que nós, carteiras e exploradores de blockchain se refiram àquela transação.

Se os dados da transação usados no hash mudarem, o hash resultante também mudará.

Por si só, um hash de transação não prova que a transação foi confirmada, concluída com sucesso ou liquidada de forma definitiva.

Os usuários também devem verificar se a transação aparece em um bloco válido, quantas confirmações recebeu e se a rede a considera finalizada.

Hash de bloco vs. hash de transação

Um hash de bloco identifica um bloco, enquanto um hash de transação identifica uma transação.

Um bloco pode conter muitas transações, cada uma com seu próprio hash.

Esses identificadores de transação podem ser organizados em uma árvore de Merkle e resumidos por meio de uma raiz de Merkle.

Em seguida, a raiz de Merkle pode ser registrada no cabeçalho do bloco.

Isso significa que o hash de bloco fica indiretamente conectado a cada transação incluída por meio do compromisso de transações do bloco.

Os dois hashes têm finalidades diferentes, embora ambos sejam produzidos com funções hash criptográficas.

Árvores de Merkle em uma blockchain baseada em hash

Uma árvore de Merkle é uma estrutura de dados baseada em hashes que resume muitos itens de dados por meio de um único hash raiz.

Os hashes das transações ficam na base da árvore, como folhas.

Pares de hashes são combinados e passam novamente por hash para criar o nível seguinte.

O processo continua até restar um único hash no topo.

O valor final é chamado de raiz de Merkle.

O guia da blockchain do Bitcoin explica que a raiz de Merkle fica armazenada no cabeçalho do bloco e é derivada das transações nele contidas.

Se uma transação incluída mudar, seu hash de transação também muda.

O valor alterado produz hashes de nós-pais diferentes e, por fim, uma raiz de Merkle diferente.

O cabeçalho do bloco e o hash de bloco também mudariam.

O que é uma prova de Merkle?

Uma prova de Merkle é um pequeno conjunto de hashes que comprova que um item específico pertence a uma árvore de Merkle maior.

O verificador não precisa receber todas as transações ou todos os itens de dados da árvore.

O verificador começa pelo item que está sendo conferido e o combina com os hashes incluídos na prova.

Se o cálculo produzir a raiz de Merkle esperada, o item é compatível com o conjunto de dados comprometido.

O guia de provas de Merkle da Ethereum explica como os valores da prova podem ser combinados por hash para reconstruir uma raiz.

As provas de Merkle são úteis para clientes leves, distribuições de tokens, listas de permissões, rollups, bridges, verificação de armazenamento e aplicações de contratos inteligentes.

Uma prova de Merkle válida comprova a inclusão sob uma raiz específica, mas não comprova, por si só, que essa raiz veio de uma fonte confiável ou finalizada.

Hashes e estado da blockchain

As blockchains de contratos inteligentes usam hashes não apenas para transações e conexão entre blocos, mas também para representar o estado da rede.

O estado pode incluir saldos de contas, código de contratos, valores de armazenamento, nonces e outras informações do protocolo.

Historicamente, a Ethereum representou o estado de execução por meio de uma Merkle Patricia Trie modificada.

A documentação da Merkle Patricia Trie da Ethereum explica que a estrutura produz uma raiz verificável criptograficamente.

Dois estados idênticos produzem a mesma raiz quando seguem as mesmas regras de codificação.

Alterar o saldo de uma conta ou um valor de armazenamento de contrato produz um caminho de hashes diferente e uma raiz de estado diferente.

Assim, um bloco pode registrar o compromisso com um grande estado distribuído usando um único valor de raiz compacto.

Hashes e contratos inteligentes

Os contratos inteligentes usam funções hash para compromissos, assinaturas, identificadores, provas, controles de acesso, geração de endereços e verificação de dados.

Um contrato pode armazenar o hash de dados secretos e exigir que o usuário revele o valor original posteriormente.

O contrato pode calcular o hash do valor revelado e comparar o resultado com o compromisso armazenado.

Os contratos também podem verificar provas de Merkle para evitar que seja necessário armazenar uma lista completa de endereços elegíveis.

O hashing pode reduzir o armazenamento on-chain, mas os desenvolvedores devem usar codificação segura e separação de domínio.

A combinação incorreta de valores pode permitir que entradas diferentes produzam a mesma mensagem codificada antes do hashing.

Uma função hash segura não corrige uma codificação ambígua no nível da aplicação.

Funções hash usadas pelas blockchains de criptomoedas

Diferentes blockchains podem usar funções hash diferentes para tarefas distintas do protocolo.

O Bitcoin usa amplamente SHA-256 e aplica SHA-256 duas vezes aos cabeçalhos de bloco e a várias estruturas relacionadas a transações.

A Ethereum usa com frequência Keccak-256 em aplicações da camada de execução e em cálculos relacionados a contas.

Outras redes cripto podem usar SHA-3, algoritmos da família BLAKE, construções relacionadas a Scrypt ou combinações especializadas.

O projeto de funções hash do NIST documenta as famílias SHA-2 e SHA-3 de algoritmos hash criptográficos padronizados.

Keccak-256 e SHA3-256 padronizado são estreitamente relacionados, mas não são funções idênticas, pois diferem nos detalhes de preenchimento e padronização.

Os desenvolvedores devem usar a função hash e a codificação exatas exigidas pelo protocolo da blockchain em questão.

SHA-256 em sistemas blockchain

SHA-256 faz parte da família SHA-2 e produz uma saída de 256 bits.

Um hash de 256 bits costuma ser exibido como 64 caracteres hexadecimais.

O Bitcoin usa SHA-256 como parte importante do processo de Proof of Work e de sua estrutura de compromissos de dados.

O mesmo tamanho de saída de 256 bits não significa que todos os valores baseados em SHA-256 tenham a mesma finalidade.

Um hash de bloco, um ID de transação, um nó de Merkle e um hash relacionado a endereço podem ter formatos de entrada e regras de processamento diferentes.

O software deve seguir exatamente os requisitos de serialização e ordem de bytes do protocolo.

Keccak-256 na Ethereum

Keccak-256 é amplamente usado em operações da camada de execução da Ethereum.

Ele pode ser usado para derivar identificadores de transação, valores relacionados a contratos, seletores de função, posições de armazenamento, tópicos de eventos e outros compromissos.

Às vezes, desenvolvedores substituem incorretamente Keccak-256 por SHA3-256 porque ambos produzem resultados de 256 bits e têm uma relação histórica.

Quando a função errada é usada, os hashes resultantes não correspondem.

Por isso, desenvolvedores cripto devem usar bibliotecas que implementem claramente o algoritmo específico exigido pela blockchain.

Hashing vs. criptografia

Hashing não é o mesmo que criptografia.

A criptografia transforma dados legíveis em texto cifrado protegido usando uma chave e é projetada para permitir a descriptografia autorizada.

O hashing cria um digest de tamanho fixo e normalmente é projetado como uma operação unidirecional.

Não existe uma chave de descriptografia comum que restaure uma entrada arbitrária original a partir de um hash.

Um hash pode ajudar a verificar a integridade, enquanto a criptografia é usada principalmente para proteger a confidencialidade.

Sistemas de criptomoedas podem usar as duas tecnologias, mas elas têm finalidades diferentes.

Hashing vs. assinaturas digitais

Um hash também é diferente de uma assinatura digital.

Qualquer pessoa que tenha a mesma entrada pública pode calcular seu hash.

Uma assinatura digital exige controle de uma chave privada de assinatura.

As carteiras costumam calcular o hash ou codificar os dados da transação de outra forma antes de assinar a mensagem resultante.

Os nós verificam a assinatura usando a chave pública do signatário e as regras de assinatura do protocolo.

O hash protege a relação com a mensagem, enquanto a assinatura digital comprova a autorização pela chave privada correspondente.

Um hash de transação, por si só, não comprova a propriedade de uma carteira.

Hashing vs. codificação

A codificação transforma dados em outra representação para que os sistemas possam armazená-los ou transmiti-los com praticidade.

Hexadecimal e Base64 são exemplos de formatos de codificação.

Em geral, os dados codificados podem ser convertidos de volta ao formato original sem um segredo.

Normalmente, um hash não pode ser revertido da mesma forma direta.

Um hash de blockchain hexadecimal de 64 caracteres é uma representação textual de dados binários de digest, não uma mensagem criptografada.

Resistência à pré-imagem

Resistência à pré-imagem significa que deve ser computacionalmente inviável encontrar uma entrada que produza uma saída de hash escolhida.

Essa propriedade ajuda a impedir que invasores partam de um digest conhecido e reconstruam com eficiência dados que correspondam a ele.

A resistência à pré-imagem é importante quando hashes protegem compromissos de blockchain, alvos de Proof of Work, sistemas de revelação de segredos e construções de endereços.

A segurança depende do algoritmo, do tamanho da saída, da qualidade da entrada e da forma como o hash é usado.

Um algoritmo seguro não consegue proteger um segredo fraco escolhido de uma pequena lista previsível.

Um invasor pode calcular o hash de todas as senhas ou códigos curtos prováveis e comparar os resultados.

Resistência à segunda pré-imagem

Resistência à segunda pré-imagem significa que, depois que uma entrada é conhecida, deve ser difícil encontrar outra entrada diferente com o mesmo hash.

Essa propriedade ajuda a proteger um registro de blockchain contra substituição por dados diferentes que preservem o digest original.

Se ataques de segunda pré-imagem fossem viáveis, um invasor poderia tentar substituir conteúdo alterado sem mudar o hash registrado.

Funções hash modernas e seguras são projetadas para tornar esse ataque computacionalmente inviável.

Resistência a colisões

Resistência a colisões significa que deve ser computacionalmente inviável encontrar quaisquer duas entradas diferentes com o mesmo hash.

Em termos matemáticos, colisões precisam existir porque um número ilimitado de entradas possíveis é mapeado para um número fixo de saídas.

A segurança depende de tornar o custo de encontrar colisões úteis proibitivo.

A resistência a colisões é especialmente importante para assinaturas digitais, certificados, compromissos de blockchain e sistemas nos quais os usuários podem escolher ambas as entradas.

Os desenvolvedores devem evitar funções hash desatualizadas com vulnerabilidades de colisão conhecidas e exploráveis.

Efeito avalanche

O efeito avalanche descreve como uma pequena alteração na entrada gera uma mudança grande e imprevisível na saída do hash.

Alterar um caractere em uma transação, contrato ou cabeçalho de bloco deve produzir um digest muito diferente.

Isso torna irrelevante a semelhança visual entre os registros de entrada para seus valores de hash.

O efeito avalanche ajuda a revelar alterações nos dados, mas, por si só, não comprova que uma função hash é segura.

Também é necessário considerar a resistência à pré-imagem, à segunda pré-imagem e a colisões, além da qualidade da implementação.

Hashes e imutabilidade da blockchain

Os hashes contribuem para a imutabilidade da blockchain, mas a palavra “imutável” deve ser usada com cuidado.

Um hash não impede fisicamente que alguém altere uma cópia privada dos dados armazenados.

Ele torna a alteração detectável porque os dados modificados produzem um hash diferente.

As regras de consenso e o acordo distribuído determinam se o histórico alterado será aceito pela rede.

Em uma blockchain de Proof of Work, substituir um bloco antigo geralmente exige refazer o Proof of Work desse bloco e alcançar a cadeia aceita.

Em uma blockchain de Proof of Stake, regras de finalização, assinaturas de validadores, condições de slashing e participação no consenso protegem o histórico por outro mecanismo.

A vinculação por hashes fornece evidências de adulteração, enquanto o consenso define as regras para selecionar o histórico compartilhado válido.

Detectável contra adulteração vs. à prova de adulteração

Uma blockchain baseada em hash é descrita com mais precisão como detectável e resistente a adulterações do que absolutamente à prova de adulteração.

Alterar dados históricos muda seu hash e rompe as referências posteriores.

Os participantes da rede podem detectar a inconsistência.

A possibilidade de um invasor substituir o histórico depende do poder de consenso, do design da rede, da finalização, dos checkpoints, do comportamento dos nós e do custo econômico.

Uma rede pequena ou mal protegida pode ser mais fácil de reorganizar do que uma rede grande e distribuída.

Os hashes são essenciais, mas não substituem o consenso descentralizado.

Hashes em blockchains de Proof of Work

As blockchains de Proof of Work usam hashing como parte do processo de seleção de produtores de blocos e ordenação do histórico válido.

Os mineradores alteram repetidamente os dados do cabeçalho do bloco e calculam hashes.

Um bloco é elegível quando seu hash atende ao alvo exigido pela rede.

A documentação de mineração do Bitcoin explica que os mineradores continuam calculando hashes até encontrar um valor abaixo do limite do alvo.

A taxa de hash do minerador mede quantas tentativas podem ser realizadas por segundo.

O hash vencedor não resolve uma equação matemática significativa além de atender ao alvo definido pelo protocolo.

A dificuldade decorre do número de tentativas estatisticamente necessário para encontrar um resultado que se qualifique.

Hashes em blockchains de Proof of Stake

As blockchains de Proof of Stake também dependem muito de hashes, embora não usem uma taxa de hash de mineração competitiva para produzir blocos.

Os hashes podem conectar blocos, identificar transações, registrar compromissos de estado, organizar estruturas de Merkle e dar suporte a mensagens de assinatura de validadores.

A seleção de validadores e o consenso se baseiam em staking e nas regras do protocolo, e não em buscas por hashes que consomem muita energia.

Isso demonstra que hashing e Proof of Work não são a mesma coisa.

Uma blockchain pode deixar de usar mineração de Proof of Work e continuar usando hashes criptográficos em toda a sua arquitetura.

Hashes e forks de blockchain

Um fork pode ocorrer quando dois blocos válidos fazem referência ao mesmo bloco-pai.

Cada bloco concorrente tem um hash diferente porque seu conteúdo ou os dados do cabeçalho são diferentes.

As regras de consenso da rede determinam qual ramificação será aceita.

As aplicações devem acompanhar os hashes dos blocos porque um bloco em determinada altura pode ser substituído durante uma reorganização.

Uma transação incluída em um bloco substituído pode voltar ao pool de transações pendentes ou aparecer em um bloco posterior.

Confirmações adicionais ou uma finalização formal podem reduzir o risco de uma aplicação depender de uma ramificação temporária.

Hashes e confirmações

Em geral, uma confirmação significa que uma transação foi incluída em um bloco aceito pela cadeia atual.

Cada bloco posterior acrescenta outra camada de histórico acima dessa transação.

Os hashes dos blocos conectam essas camadas ao registro anterior.

Mais confirmações podem dificultar uma reversão em redes de Proof of Work, pois um invasor precisa substituir mais trabalho acumulado.

Os requisitos de confirmação devem considerar o valor da transação, as condições da rede, o design do consenso e a tolerância a riscos do usuário.

Um hash de transação exibido por uma carteira não significa automaticamente que a transação recebeu uma confirmação.

Hashes e finalização da blockchain

Finalização descreve o momento em que um bloco ou uma transação é considerado extremamente difícil de reverter ou inválido de acordo com o protocolo.

As redes de Proof of Work costumam oferecer finalização probabilística, pois a probabilidade de reversão diminui à medida que mais blocos são adicionados.

As redes de Proof of Stake podem oferecer finalização explícita por meio de votos de validadores e checkpoints de consenso.

Os hashes identificam e conectam os dados finalizados, mas a garantia de finalização vem do protocolo de consenso mais amplo.

Os usuários não devem confundir a existência de um hash de bloco com a liquidação final.

Hashes e endereçamento por conteúdo

O endereçamento por conteúdo identifica informações por um digest derivado do próprio conteúdo, e não por uma localização tradicional.

Se o conteúdo mudar, seu identificador também muda.

Os sistemas de blockchain podem usar hashes de conteúdo para fazer referência a arquivos, metadados, bytecode de contratos inteligentes, registros off-chain e objetos de armazenamento distribuído.

Armazenar um hash de conteúdo on-chain pode comprovar que um arquivo específico existia ou foi aprovado, desde que o arquivo original continue disponível para comparação.

A blockchain não armazena automaticamente todo o conteúdo off-chain apenas porque guarda seu hash.

Hashes e metadados de tokens não fungíveis

Sistemas de tokens não fungíveis podem usar hashes para verificar imagens, documentos, atributos ou metadados armazenados fora da blockchain.

Um hash de conteúdo pode ajudar os usuários a detectar se um arquivo off-chain foi alterado.

No entanto, alguns contratos de token armazenam apenas um endereço da Web, sem um compromisso criptográfico com o conteúdo.

O recurso nesse endereço pode ser alterado, removido ou redirecionado.

Os usuários devem verificar se o token usa armazenamento endereçado por conteúdo, um compromisso on-chain com hash, dados totalmente on-chain ou uma referência centralizada que pode ser alterada.

Hashes e oráculos de blockchain

Oráculos fornecem dados externos a contratos inteligentes.

Hashes podem registrar compromissos com conjuntos de dados, relatórios ou mensagens assinadas antes que as informações sejam reveladas ou processadas on-chain.

Um hash comprova que os dados revelados correspondem a um compromisso anterior.

Ele não comprova que os dados externos eram precisos quando foram coletados originalmente.

A segurança do oráculo ainda depende das fontes de dados, da autorização dos signatários, da agregação, dos incentivos econômicos, da frequência das atualizações e da lógica do contrato.

Hashes e bridges cross-chain

Bridges cross-chain podem usar hashes de bloco, hashes de transação, raízes de estado e provas de Merkle para verificar atividades de outra rede.

Uma bridge pode tentar comprovar que um ativo foi bloqueado, queimado ou transferido em uma blockchain de origem.

O contrato de destino pode verificar uma prova vinculada a um bloco ou uma raiz de estado confiável.

A segurança da bridge também depende de como a raiz é importada, de quem pode atualizá-la e de como as reorganizações da cadeia de origem são tratadas.

Uma prova de hash matematicamente válida não protege uma bridge que confia em um administrador desonesto ou em um conjunto de signatários comprometido.

Hashes e redes Layer 2

As redes Layer 2 usam hashes e compromissos criptográficos para resumir atividades realizadas fora de uma blockchain base.

Um lote de transações pode ser representado por uma raiz de estado, um compromisso de dados ou um hash relacionado a uma prova.

A blockchain base pode armazenar o compromisso sem armazenar de forma independente cada cálculo interno no mesmo formato.

Sistemas de provas de fraude e de validade usam esses compromissos de maneiras diferentes, mas ambos dependem de uma codificação criptográfica precisa.

De acordo com as regras do sistema, uma divergência entre os dados comprometidos e o estado alegado deve fazer a verificação falhar.

Hashes e provas de conhecimento zero

Sistemas de conhecimento zero usam funções hash em compromissos, árvores de Merkle, construção de transcrições, circuitos de provas e representações de estado.

Alguns sistemas de prova preferem funções hash projetadas para realizar operações aritméticas com eficiência dentro de circuitos criptográficos.

Uma função hash rápida em processadores comuns pode ser cara de verificar dentro de um circuito de conhecimento zero.

Os desenvolvedores devem avaliar segurança, custo do circuito, tamanho da saída, interoperabilidade e maturidade da implementação.

O uso de um hash em um sistema de conhecimento zero não torna automaticamente todo o sistema seguro.

Colisões de hash e riscos de blockchain

Um ataque de colisão viável contra o algoritmo hash central de uma blockchain poderia criar riscos graves.

Um invasor poderia tentar criar estruturas de dados diferentes com o mesmo digest.

O efeito concreto dependeria de onde o algoritmo é usado e de o invasor controlar ou não ambas as entradas candidatas.

A resistência a colisões não é o único requisito de segurança para a mineração de Proof of Work, pois o comportamento de pré-imagem e a busca pelo alvo também são importantes.

Uma função enfraquecida poderia exigir mudanças no protocolo, atualizações de carteiras e do software dos nós ou uma migração para um algoritmo mais forte.

Os protocolos de blockchain devem permitir uma revisão criptográfica cuidadosa e um planejamento de atualizações de longo prazo.

É possível reverter um hash de blockchain?

Normalmente, um hash de blockchain seguro não pode ser revertido como dados criptografados.

Um invasor ainda pode tentar entradas possíveis, calcular o hash de cada uma e comparar o resultado.

Isso funciona quando a entrada original vem de um conjunto pequeno e previsível.

Por exemplo, calcular o hash de uma senha fraca não a protege contra ataques de dicionário.

Registros grandes de blockchain e segredos gerados aleatoriamente são muito mais difíceis de adivinhar quando parâmetros seguros são usados.

Os usuários não devem interpretar o comportamento unidirecional como prova de que todo segredo submetido a hash está protegido.

Dois registros de blockchain podem ter o mesmo hash?

Em teoria, duas entradas diferentes podem ter o mesmo hash de tamanho fixo, pois há mais entradas possíveis do que saídas.

Esse evento é chamado de colisão.

Um algoritmo hash moderno e seguro é projetado para tornar a busca por uma colisão útil computacionalmente inviável.

Os usuários comuns não devem esperar colisões acidentais em um sistema de blockchain de 256 bits bem projetado.

Mesmo assim, os desenvolvedores devem usar o digest completo exigido e evitar reduzi-lo excessivamente.

Os hashes de blockchain são anônimos?

Um hash de blockchain não torna o usuário anônimo.

Hashes de transação e de bloco são identificadores públicos.

Eles podem ser pesquisados, compartilhados e vinculados a outras informações da blockchain.

Os dados públicos de transações podem revelar endereços, valores, chamadas de contratos inteligentes, transferências de tokens e horários.

Um endereço pode ser associado a uma identidade real por meio de divulgações públicas, registros de pagamento, perda de privacidade ou análise de blockchain.

O hashing dos dados de transação oferece integridade e identificação, não privacidade pessoal automática.

Um hash de transação contém fundos?

Um hash de transação não contém criptomoedas que possam ser gastas.

Ele identifica uma transação registrada ou transmitida em uma rede blockchain.

O controle dos fundos depende das chaves privadas pertinentes, das regras do contrato inteligente ou do sistema de autorização da conta.

Enviar um hash de transação a alguém não dá a essa pessoa controle sobre os ativos transferidos.

Os usuários podem compartilhar com segurança um hash de transação para verificar um pagamento, mas isso pode revelar atividades financeiras vinculadas aos seus endereços.

Alguém pode roubar criptomoedas com um hash de bloco?

Um hash de bloco não dá acesso a carteiras ou chaves privadas.

Ele é uma informação pública do protocolo.

Em geral, um invasor não consegue gastar fundos apenas por conhecer um hash de bloco ou de transação.

O roubo de cripto costuma envolver chaves privadas roubadas, assinaturas maliciosas, dispositivos comprometidos, contratos inteligentes inseguros, phishing ou autorizações fraudulentas.

Mesmo assim, os usuários devem evitar inserir segredos de carteira em sites que afirmem decodificar ou reverter hashes de blockchain.

Golpes com blockchain baseada em hash

Golpistas podem usar termos técnicos como hash, blockchain, mineração e criptografia para fazer produtos fraudulentos parecerem legítimos.

Um serviço falso pode alegar que consegue reverter hashes de transação e recuperar criptomoedas perdidas.

Outro golpe pode pedir a frase de recuperação para “verificar” um hash de blockchain.

Um explorador de blockchain legítimo não precisa de chave privada nem de frase de recuperação para exibir informações públicas de transações.

Golpistas também podem afirmar que um certificado especial de hash garante o valor de um token ou impede prejuízos de investimento.

A integridade criptográfica não garante que um projeto seja honesto, valioso, líquido ou esteja em conformidade com a lei.

Como verificar um hash de blockchain

Os usuários podem pesquisar um hash de transação ou de bloco em um explorador confiável desenvolvido para a blockchain correta.

O mesmo formato de hash pode aparecer em redes diferentes, portanto os usuários devem primeiro confirmar a rede.

O explorador deve mostrar se a transação foi encontrada, o status do bloco, os endereços, os valores, as taxas e as informações de confirmação.

Usuários avançados podem consultar o próprio nó e comparar o resultado com o do explorador.

Um hash não encontrado pode indicar que a transação nunca foi transmitida, foi descartada, pertence a outra rede ou foi inserida incorretamente.

Mesmo quando uma transação está visível, ainda é necessário verificar se foi concluída com sucesso, as confirmações, os detalhes do contrato do token e a finalização.

Como desenvolvedores devem usar hashes de blockchain

Os desenvolvedores devem usar a função hash exata exigida pelo protocolo.

Devem serializar os dados de forma determinística antes de calcular o hash.

Devem usar limites de campos e informações de comprimento sem ambiguidades.

Devem evitar tratar texto hexadecimal e bytes binários brutos como intercambiáveis.

Devem verificar a ordem de bytes ao integrar com formatos de blocos e transações no estilo Bitcoin.

Devem usar separação de domínio quando o mesmo algoritmo tiver várias finalidades na aplicação.

Devem evitar algoritmos desatualizados ao projetar novos sistemas sensíveis à segurança.

Devem testar as implementações com vetores oficiais e bibliotecas independentes.

O que é separação de domínio?

Separação de domínio significa incluir um prefixo, uma etiqueta ou um contexto diferente para cada uso de uma função hash.

Isso impede que um digest produzido para uma finalidade seja interpretado como entrada válida para outra.

Um protocolo pode usar etiquetas diferentes para transações, blocos, assinaturas, endereços e nós de árvores.

Sem separação de domínio, sequências de bytes idênticas usadas em contextos diferentes podem criar interações inesperadas.

A separação de domínio é uma prática de design de aplicações, e não uma propriedade oferecida automaticamente por toda função hash.

Limitações de segurança de uma blockchain baseada em hash

Um algoritmo hash seguro não garante que uma blockchain inteira seja segura.

Falhas de consenso podem aceitar um histórico inválido.

Contratos inteligentes podem conter lógica explorável.

Carteiras podem vazar chaves privadas.

Bridges podem confiar em administradores comprometidos.

Validadores ou mineradores podem se tornar concentrados.

Os usuários podem aprovar transações maliciosas.

O hashing oferece integridade de dados e vinculação criptográfica, mas a segurança completa da blockchain depende do protocolo, da implementação, da governança, da economia e do comportamento dos usuários.

Funções hash e computação quântica

A computação quântica cria riscos diferentes para funções hash e algoritmos de assinatura de chave pública.

O algoritmo de Shor ameaça vários sistemas de chave pública usados atualmente, caso computadores quânticos tolerantes a falhas suficientemente potentes se tornem disponíveis.

O algoritmo de Grover pode oferecer uma aceleração quadrática para certos problemas de busca de hashes.

Por isso, costuma-se dizer que um hash de 256 bits tem uma margem efetiva de segurança contra pré-imagem menor diante de uma busca quântica idealizada do que diante de uma força bruta clássica.

Isso não significa que os hashes de blockchain atuais possam ser revertidos por computadores quânticos disponíveis.

Os projetistas de protocolos ainda devem avaliar tamanhos de parâmetros de longo prazo, migração de assinaturas e agilidade criptográfica.

Uma blockchain pode mudar seu algoritmo hash?

Uma blockchain pode mudar seu algoritmo hash por meio de uma atualização do protocolo, se a comunidade, os desenvolvedores, os operadores de nós e os demais participantes necessários coordenarem a mudança.

O processo pode ser difícil porque a validação de blocos, o hardware de mineração, o software de carteiras, os contratos inteligentes, as provas e as integrações externas podem depender do algoritmo existente.

Uma mudança no algoritmo de Proof of Work pode tornar incompatível o hardware de mineração atual.

Uma mudança no hashing de estado ou de transações pode exigir regras de migração e novas estruturas de dados.

Por isso, as atualizações criptográficas devem ser planejadas antes que uma emergência torne a coordenação mais difícil.

Benefícios do design de blockchain baseado em hashes

Os hashes oferecem identificadores compactos para grandes registros.

Eles permitem que nós independentes verifiquem se os dados correspondem aos compromissos esperados.

Eles conectam blocos em um histórico ordenado e detectável em caso de adulteração.

Eles permitem provas de Merkle eficientes sem exigir que cada verificador processe todo o conjunto de dados.

Eles ajudam a identificar transações, blocos, contratos e conteúdo armazenado.

Eles dão suporte à mineração de Proof of Work e a muitas estruturas de dados de Proof of Stake.

Também permitem compromissos em contratos inteligentes, raízes de estado de Layer 2, provas cross-chain e referências de armazenamento distribuído.

Limitações do design de blockchain baseado em hashes

Os hashes não determinam se os dados originais eram verdadeiros.

Uma blockchain pode registrar permanentemente informações falsas se o sistema as aceitar.

Os hashes não protegem as chaves privadas contra phishing ou malware.

Eles não garantem a descentralização.

Não comprovam que um token tenha valor financeiro.

Não oferecem confidencialidade para dados públicos de transações.

Não substituem um mecanismo de consenso seguro nem uma lógica de contratos inteligentes cuidadosamente escrita.

Um compromisso de hash comprova a consistência com os dados, não a precisão ou a imparcialidade desses dados no mundo real.

Mal-entendidos comuns sobre blockchain baseada em hash

Um mal-entendido comum é achar que blockchain baseada em hash é uma criptomoeda específica.

Normalmente, a expressão se refere ao uso de hashing na arquitetura de blockchain, e não a um ativo digital específico.

Outro mal-entendido é achar que todo hash é produzido por mineração.

Carteiras, nós, contratos inteligentes e softwares comuns calculam hashes para muitas finalidades que não envolvem mineração.

Um terceiro mal-entendido é achar que os hashes criptografam os dados da blockchain.

A maioria dos registros públicos de blockchain continua legível, embora seja identificada e conectada por hashes.

Um quarto mal-entendido é achar que a vinculação por hashes torna impossível modificar uma blockchain em qualquer circunstância.

Os vínculos tornam as alterações detectáveis, enquanto o consenso e a segurança econômica determinam se um histórico reescrito pode ser aceito.

Um quinto mal-entendido é achar que conhecer um hash de transação permite acessar os fundos transferidos.

Um hash público é um identificador e não substitui uma chave privada.

Perguntas frequentes

O que significa blockchain baseada em hash?

Blockchain baseada em hash é uma expressão informal que descreve uma blockchain que usa hashes criptográficos para identificar dados, conectar blocos, criar compromissos e detectar alterações.

Blockchain baseada em hash é uma criptomoeda?

Não. A expressão geralmente descreve um recurso técnico dos sistemas de blockchain, e não uma criptomoeda ou um token específico.

O que é um hash de blockchain?

Um hash de blockchain é um digest criptográfico de tamanho fixo derivado de dados de transação, bloco, estado ou outros dados do protocolo.

Por que cada bloco contém o hash do bloco anterior?

O hash anterior conecta o novo bloco a um bloco-pai específico e torna detectáveis as alterações no histórico anterior.

O que acontece se os dados da blockchain mudarem?

Em geral, o hash dos dados alterados muda, o que pode invalidar raízes de Merkle, referências a blocos, provas e vínculos posteriores da cadeia.

Um hash de bloco é igual a um hash de transação?

Não. Um hash de bloco identifica um bloco, enquanto um hash de transação identifica uma transação específica.

O que é uma raiz de Merkle?

Uma raiz de Merkle é um único hash que resume criptograficamente todas as folhas de uma árvore de Merkle, como as transações incluídas em um bloco.

É possível descriptografar um hash de blockchain?

Não. Um hash não é um dado criptografado comum e não foi projetado para ser descriptografado com uma chave.

É possível reverter um hash?

Uma função hash segura é projetada para tornar a reversão direta computacionalmente inviável, embora invasores possam testar entradas prováveis por meio de tentativas.

Duas entradas podem ter o mesmo hash?

Sim, em teoria, mas uma função hash segura torna computacionalmente inviável encontrar uma colisão útil.

O hashing torna privadas as transações de blockchain?

Não. Os hashes oferecem identificação e integridade, mas os detalhes de transações em blockchains públicas ainda podem ser visíveis e rastreáveis.

Alguém pode roubar criptomoedas com um hash de transação?

Não. Um hash de transação não fornece a chave privada nem a autorização necessárias para gastar criptomoedas.

Qual função hash o Bitcoin usa?

O Bitcoin usa amplamente SHA-256 e aplica SHA-256 duas vezes em estruturas importantes, como o hashing de cabeçalhos de bloco.

A Ethereum usa SHA-256?

A Ethereum pode usar SHA-256 em operações específicas, mas Keccak-256 é amplamente usado no design da camada de execução.

Keccak-256 é igual a SHA3-256?

Não. As funções são estreitamente relacionadas, mas usam detalhes de padronização diferentes e produzem saídas diferentes para a mesma entrada.

Os hashes são usados apenas por blockchains de Proof of Work?

Não. As blockchains de Proof of Stake também usam hashes para blocos, transações, compromissos de estado, estruturas de Merkle e muitas outras funções.

Uma taxa de hash maior torna os hashes de bloco mais fortes?

Uma taxa de hash de mineração maior aumenta o número de tentativas de Proof of Work, mas não altera o tamanho da saída nem as propriedades criptográficas básicas do algoritmo hash.

Um hash garante que os dados armazenados sejam verdadeiros?

Não. Um hash comprova que os dados correspondem a um compromisso específico, mas não comprova que as informações originais eram precisas ou honestas.

O que é resistência a colisões?

Resistência a colisões é a propriedade que torna computacionalmente inviável encontrar duas entradas diferentes que produzam o mesmo hash.

O que é resistência à pré-imagem?

Resistência à pré-imagem torna computacionalmente inviável encontrar uma entrada que produza uma saída de hash escolhida.

O que é o efeito avalanche?

O efeito avalanche significa que uma pequena alteração nos dados de entrada produz uma mudança grande e imprevisível na saída do hash.

Os algoritmos hash de blockchain podem ser atualizados?

Sim, mas a mudança de um algoritmo hash central pode exigir atualizações coordenadas do protocolo, dos nós, das carteiras, do hardware e das aplicações.

Os hashes de blockchain estão protegidos contra computadores quânticos?

Os computadores quânticos atuais não conseguem reverter de forma prática os principais hashes seguros de blockchain, embora futuras buscas quânticas possam reduzir algumas margens de segurança.

Um hash de bloco comprova que o bloco foi finalizado?

Não. O hash identifica o bloco, enquanto as confirmações e a finalização dependem das regras de consenso da blockchain.

Exploradores de blockchain precisam de uma chave privada para encontrar um hash?

Não. Hashes de bloco e de transação são informações públicas, e um explorador legítimo não precisa de chave privada nem de frase de recuperação.

Conclusão

Uma blockchain baseada em hash é mais bem entendida como uma arquitetura de blockchain que depende de hashes criptográficos para identificar, organizar, conectar e verificar dados de criptomoedas.

O termo é informal porque quase todas as blockchains modernas usam hashing de alguma forma, em vez de pertencerem a uma categoria distinta chamada “blockchain baseada em hash”.

Os hashes conectam cada bloco ao seu bloco-pai, permitindo que os nós detectem alterações em registros anteriores.

Hashes de transação identificam transações, enquanto hashes de bloco identificam blocos.

Raízes de Merkle resumem muitas transações ou valores de estado por meio de um único compromisso compacto.

As provas de Merkle permitem verificar dados selecionados sem baixar todos os itens do conjunto de dados comprometido.

As redes de Proof of Work também usam a busca por hashes para determinar se um bloco candidato atende ao alvo exigido.

As redes de Proof of Stake não dependem da taxa de hash de mineração, mas continuam usando hashes em blocos, transações, estruturas de estado e mensagens de consenso.

Hashing é diferente de criptografia, codificação e assinaturas digitais.

Ele oferece integridade e identificação compacta, mas não fornece automaticamente confidencialidade, autorização, descentralização ou informações verdadeiras sobre o mundo real.

Os vínculos por hash tornam uma blockchain detectável em caso de adulteração, enquanto as regras de consenso determinam qual histórico da cadeia os participantes aceitam.

Uma função hash segura deve oferecer forte resistência à pré-imagem, à segunda pré-imagem e a colisões, de acordo com a forma como é usada.

Os desenvolvedores também devem usar serialização determinística, ordem de bytes correta, codificação sem ambiguidades, separação de domínio e o algoritmo exato exigido pelo protocolo.

Os usuários devem lembrar que hashes de transação e de bloco são identificadores públicos e não dão acesso a fundos em criptomoedas.

Nenhum explorador ou ferramenta de verificação legítima precisa da frase de recuperação de uma carteira para pesquisar um hash público.

A ideia central de uma blockchain baseada em hash é que registros grandes e complexos podem ser representados por impressões digitais criptográficas compactas.

Ao conectar essas impressões digitais por meio de blocos, árvores de Merkle, raízes de estado e regras de consenso, as redes de criptomoedas criam históricos compartilhados que podem ser verificados de forma independente e são resistentes a alterações não detectadas.