Hashing

Una función hash recibe una entrada de cualquier tamaño y produce una salida de tamaño fijo llamada resumen. La misma entrada siempre produce el mismo resumen.

Lo fundamental es que el hashing es una operación unidireccional. No se puede revertir matemáticamente un resumen para recuperar la entrada original. Esto es lo que diferencia los hashes tanto de la codificación como del cifrado.

Una función hash criptográfica debe ser:

• Determinista: la misma entrada produce la misma salida.
• Rápida de calcular (para el hashing general), pero idealmente lenta para el hashing de contraseñas.
• Resistente a preimagen: dado un resumen, no se puede encontrar la entrada.
• Resistente a colisiones: debe ser difícil encontrar dos entradas con el mismo resumen.
• Efecto avalancha: un cambio de un bit invierte aproximadamente la mitad de los bits de salida.

MD5 produce un resumen de 128 bits (32 caracteres hexadecimales). Es rápido y fue habitual durante mucho tiempo, pero está roto desde el punto de vista criptográfico: existen ataques prácticos de colisión.

No utilice nunca MD5 para seguridad. Seguirá encontrándolo en sumas de comprobación de archivos y sistemas heredados, lo que lo convierte en un objetivo frecuente durante las evaluaciones.

La familia SHA (Secure Hash Algorithm) es más robusta:

• SHA-1: 160 bits. Actualmente se considera roto (ataque de colisión «SHADOW HAMMER» / Shattered). Evítelo.
• SHA-2: incluye SHA-256 y SHA-512. Se utiliza ampliamente y actualmente es seguro.
• SHA-3: diseño más reciente basado en Keccak, una alternativa a SHA-2.

El cifrado se puede revertir con una clave. El hashing no se puede revertir en absoluto. Precisamente por eso se utiliza para almacenar contraseñas: el servidor nunca necesita la original.

Cuando inicia sesión, el servidor calcula el hash de lo que ha escrito y lo compara con el hash almacenado. Si coinciden, se autentica su identidad. La contraseña en texto plano nunca se almacena.

Como el hashing es determinista, el resumen de «password» es el mismo para todos los usuarios. Los atacantes precalculan enormes tablas de consulta que relacionan resúmenes con texto plano, llamadas tablas arcoíris.

Si dos usuarios comparten la misma contraseña, sus hashes almacenados son idénticos, lo que revela ese hecho. Los hashes rápidos simples, como MD5 o SHA-256 por sí solos, no son adecuados para las contraseñas.

Un salt es un valor aleatorio único que se añade a cada contraseña antes de aplicar el hashing. Esto significa lo siguiente:

• Las contraseñas idénticas producen hashes diferentes.
• Las tablas arcoíris precalculadas dejan de ser útiles.

El salt se almacena junto al hash; no es secreto. Su función es hacer que cada hash sea único, obligando a los atacantes a descifrarlos individualmente.

bcrypt está diseñado específicamente para almacenar contraseñas. Es intencionadamente lento e incluye un factor de coste configurable (factor de trabajo) que lo hace más lento a medida que mejora el hardware.

Un hash de bcrypt incluye el algoritmo, el coste y el salt en una sola cadena. La lentitud es una característica: limita la velocidad a la que los atacantes pueden probar contraseñas.

Además de bcrypt, las opciones modernas para aplicar hashing a contraseñas incluyen:

• scrypt: requiere mucha memoria y resiste los ataques con GPU y ASIC.
• Argon2: ganador de la Password Hashing Competition, configurable en cuanto a tiempo y memoria. Es la opción moderna recomendada.
• PBKDF2: aplica un hash rápido durante muchos miles de iteraciones; es aceptable, pero más débil que las opciones anteriores.

Los hashes también se utilizan para la integridad, no solo para las contraseñas. Un HMAC (código de autenticación de mensajes basado en hash) combina un hash con una clave secreta para verificar tanto la integridad como la autenticidad de un mensaje.

Las sumas de comprobación de archivos (a menudo SHA-256) permiten verificar que una descarga no ha sido manipulada. Como hacker, las sumas de comprobación que no coinciden pueden revelar archivos modificados o maliciosos.

Como hacker, se encontrará constantemente con hashes:

• /etc/shadow en Linux almacena hashes de contraseñas con salt, con prefijos como $6$ (SHA-512) o $2b$ (bcrypt).
• Windows almacena hashes NTLM en la base de datos SAM.
• Las aplicaciones web almacenan las contraseñas con hashing en sus tablas de usuarios.

Reconocer el prefijo le indica al instante el algoritmo y la estrategia de descifrado que debe seguir.

Elija la opción más segura para almacenar las contraseñas de los usuarios.

Ahora comprende el hashing:

• El hashing es una transformación unidireccional, de tamaño fijo y determinista, diferente de la codificación y del cifrado.
• MD5 y SHA-1 están vulnerados; use SHA-256 para la integridad general.
• Para las contraseñas, use algoritmos lentos y con salt: bcrypt, scrypt o Argon2.
• Los salt impiden el uso de tablas arcoíris; HMAC añade integridad basada en una clave.

A continuación explorará el cifrado simétrico y asimétrico con AES y RSA.