SHA-256: o que é e como funciona

O SHA-256 é uma função de hash da família SHA-2, criada pela NSA e padronizada pelo NIST. A versão atual do padrão é o FIPS 180-4. Uma função de hash transforma qualquer entrada, de uma letra a um arquivo de vários gigabytes, em uma sequência de tamanho fixo.

No SHA-256, essa sequência tem sempre 256 bits, que aparecem como 64 caracteres hexadecimais. Esse resultado funciona como uma impressão digital: ele identifica o conteúdo, mas não contém o conteúdo.

Um hash não é criptografia. Não existe chave e não existe caminho de volta. O objetivo não é esconder o texto, e sim provar que ele não mudou.

O texto é dividido em blocos de 512 bits. Cada bloco passa por 64 rodadas de operações simples, como somas, rotações de bits e combinações lógicas, que misturam o bloco com um estado interno. No fim, o estado interno é o hash.

Uma boa função de hash tem três propriedades. A primeira: o mesmo texto sempre gera o mesmo hash. A segunda: uma mudança mínima, como trocar uma letra, muda o hash inteiro, o que se chama efeito avalanche. A terceira: é inviável achar um texto a partir do hash, ou achar dois textos diferentes com o mesmo hash.

No playground desta página, escolha SHA-256 e digite "abc". O resultado é sempre ba7816bf8f01cfea414140de5dae2223b00361a396177a9cb410ff61f20015ad, em qualquer computador do mundo. Troque para "abd" e o hash muda por completo, sem nenhuma semelhança com o anterior.

Repare que o playground não mostra o botão "Decifrar". Não é uma limitação do site: um hash não pode ser desfeito, porque infinitos textos diferentes cabem no mesmo tamanho fixo de 256 bits.

O SHA-256 está em muitos lugares que exigem integridade:

• Downloads: sites publicam o hash do arquivo, e você confere se o arquivo baixado tem o mesmo hash.
• Assinaturas digitais e certificados: assina-se o hash do documento, e não o documento inteiro.
• HMAC: um hash combinado com uma chave secreta, que prova quem enviou uma mensagem e que ela não mudou.
• Bitcoin: a mineração e os endereços usam o SHA-256.
• Criptografia: o RSA-OAEP e muitas funções de derivação de chave usam o SHA-256 internamente.

Pontos fortes: é rápido, padronizado e não tem nenhum ataque prático conhecido. Ninguém conseguiu achar duas entradas com o mesmo SHA-256.

Pontos fracos: ser rápido é um problema para senhas. Se um banco de dados guarda o SHA-256 de cada senha, um atacante que copia o banco consegue testar bilhões de palpites por segundo e descobrir as senhas fracas. Senhas iguais também geram hashes iguais. Outro cuidado: calcular o SHA-256 de uma chave seguida de uma mensagem não autentica a mensagem com segurança, por causa de um ataque de extensão de tamanho. Para isso existe o HMAC.

Use o SHA-256 para conferir se um arquivo ou um texto não mudou, para gerar identificadores a partir de conteúdo e dentro de assinaturas e do HMAC.

Não use o SHA-256 para proteger um segredo, porque ele não pode ser desfeito nem por quem tem direito de ler. Para guardar senhas, use uma função lenta e com sal, como Argon2, scrypt ou bcrypt. Para enviar um segredo a alguém, use criptografia, como o AES-256-GCM.

• Ler sobre Base64
• Ler sobre AES-256-GCM
• Ler o guia: SHA-256, SHA-1 ou MD5: qual hash usar?
• Ler o guia: Criptografia, hash ou codificação: qual é a diferença?
• Ler o guia: Como guardar senhas de usuários com segurança
• Todos os algoritmos