Clase 3 · Hashes, integridad y compromisos

Clase independiente 3 de 66 · Nivel: Inicial · Fuente base: Serious Cryptography (Aumasson) y Introduction to Modern Cryptography (Katz, Lindell)

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Punto de partida

Pregunta guía: ¿Cómo se detecta una alteración sin ocultar necesariamente el dato?

Caso que abre la clase: Verificar que un lote de documentos contables no cambió desde el cierre.

Se alteran mensajes casi idénticos para observar el efecto avalancha y luego se compara hash, cifrado y MAC. La clase avanza desde lo visible hacia las propiedades formales, sin presentar una huella como prueba de verdad.

Fundamentos que sostienen la respuesta

1. preimagen, colisión y efecto avalancha. En esta clase delimita qué objeto o relación estamos observando antes de sacar conclusiones. Localízalo explícitamente en «Verificar que un lote de documentos contables no cambió desde el cierre.» y anota qué dato faltaría para refutar tu lectura.
2. hash frente a cifrado. En esta clase explica el mecanismo que conecta la situación inicial con el cambio observable. Localízalo explícitamente en «Verificar que un lote de documentos contables no cambió desde el cierre.» y anota qué dato faltaría para refutar tu lectura.
3. árboles y pruebas de Merkle. En esta clase permite contrastar el resultado y formular el límite de la evidencia. Localízalo explícitamente en «Verificar que un lote de documentos contables no cambió desde el cierre.» y anota qué dato faltaría para refutar tu lectura.

Hashes rápidos vs. KDF: cada primitiva tiene su propósito

Que SHA-256 sea velocísimo es una virtud para integridad y una catástrofe para contraseñas: un atacante con GPU prueba miles de millones de candidatos por segundo. Las KDF modernas se diseñan deliberadamente lentas y con consumo de memoria configurable.

Regla práctica: si la entrada es de baja entropía (una contraseña humana), nunca un hash rápido a secas; siempre una KDF con sal y parámetros de costo actualizados (OWASP publica recomendaciones vigentes para Argon2id).

Por qué "inviable" no significa "imposible"

Cuando esta unidad de clases dice que encontrar una colisión de SHA-256 es inviable, no está diciendo que sea imposible: está diciendo que cuesta más energía de la que hay disponible. Conviene ver el número, porque es lo que convierte un acto de fe en un argumento.

Por la paradoja del cumpleaños, encontrar una colisión en un hash de n bits no cuesta 2ⁿ intentos sino aproximadamente 2^(n/2). Para SHA-256:

2^128 ≈ 3,4 × 10^38 intentos

Pongamos ese número en perspectiva con el hardware más rápido que existe para hashear: toda la red de Bitcoin junta, que ronda los 10^21 hashes por segundo.

3,4 × 10^38 ÷ 10^21 hashes/s ≈ 3,4 × 10^17 segundos
                              ≈ 10 800 millones de años

Casi cien veces la edad del universo, usando todo el hardware de minería del planeta y sin parar. Por eso "inviable" es una afirmación económica y física, no una promesa matemática de imposibilidad.

Y por eso mismo el tamaño importa tanto. Cada bit que se le quita al hash divide el trabajo por la raíz cuadrada de dos:

SHA-1 no cayó porque apareciera un fallo repentino: cayó porque 2^80 dejó de ser inalcanzable cuando el hardware avanzó y alguien decidió pagar el cómputo. La criptografía no se rompe de golpe; se erosiona. Esa es la razón de que los protocolos serios prevean cómo migrar de algoritmo antes de necesitarlo.

💡 En una frase: "seguro" en criptografía significa "demasiado caro de romper hoy". Es una afirmación con fecha, no una garantía permanente.

Trabajo práctico

Método propio: demostración con contraejemplos.

Actividad: Construir hashes encadenados y una prueba de inclusión con datos pequeños.

Trabaja en entorno local, regtest, signet o testnet según corresponda. Conserva entradas, comandos, salidas y bloque o instante de corte. Una captura aislada no demuestra reproducibilidad.

Gráfico pedagógico

Recorre el gráfico en voz alta: identifica supuestos, transformaciones y el punto exacto donde aparece evidencia.

flowchart LR
  S["Situación inicial"] --> X["preimagen, colisión y efecto avalancha"] --> Y["hash frente a cifrado"] --> Z["árboles y pruebas de Merkle"]
  Z --> R{"¿Responde la pregunta guía?"}
  R -->|sí, con evidencia| E["Entregable verificable"]
  R -->|no| S

Demostración de aprendizaje

Entregable: Script reproducible y explicación de qué demuestra y qué no demuestra el hash.

Comprobación formativa: Explica por qué conocer el hash de un contrato no demuestra que su contenido sea correcto.

Para aprobar debes conectar el hecho observado con el concepto correcto, descartar al menos una interpretación alternativa y redactar una conclusión cuyo alcance no exceda la prueba.

Errores que esta clase corrige

• Tratar preimagen, colisión y efecto avalancha como una etiqueta suficiente, sin identificar actores, dato y frontera.
• Usar hash frente a cifrado como explicación aunque el caso no aporte la evidencia necesaria.
• Dar por respondido «¿Cómo se detecta una alteración sin ocultar necesariamente el dato?» sin contrastar árboles y pruebas de Merkle.

Vuelve al caso inicial, elige el error más peligroso y describe una comprobación concreta que lo detectaría.

Fuentes para comprobar y ampliar

• Jean-Philippe Aumasson, Serious Cryptography, 2.ª ed. — https://nostarch.com/serious-cryptography-2nd-edition
• Jonathan Katz y Yehuda Lindell, Introduction to Modern Cryptography — https://www.routledge.com/Introduction-to-Modern-Cryptography-Revised-Third-Edition/Katz-Lindell/p/book/9781032496795
• Ferguson, Schneier y Kohno, Cryptography Engineering — https://www.schneier.com/books/cryptography-engineering/
• Fuente primaria: NIST, FIPS 180-4 Secure Hash Standard (SHA) — https://csrc.nist.gov/

Consulta además la bibliografía razonada, que declara procedencia y uso.

Cierre de la clase

Responde otra vez la pregunta guía sin mirar notas. Si tu respuesta no menciona evidencia, supuesto y límite, todavía describe el tema pero no lo domina. Continúa solo cuando otra persona pueda reproducir tu entregable.