Hexadecimal em saídas criptográficas

Hexadecimal (hex) é um sistema de numeração de base 16 que usa os algarismos de 0 a 9 e as letras de A a F (ou de a a f). Cada dígito hexadecimal representa exatamente 4 bits (um grupo de 4 bits), pois 16 = 2^4.

O sistema hexadecimal é a linguagem universal dos dados binários na computação. Endereços de memória, valores de bytes, códigos de cores e saídas criptográficas são todos expressos com frequência em hexadecimal.

Como cada dígito hexadecimal representa exatamente 4 bits, cada byte (8 bits) corresponde exatamente a 2 dígitos hexadecimais. Isso torna trivial a conversão entre binário e hexadecimal: divida o binário em grupos de 4 bits e converta cada grupo.

Por exemplo, o byte 11001010 é dividido em 1100 (C) e 1010 (A), resultando no valor hexadecimal CA. Não é necessária nenhuma aritmética, apenas uma conversão usando uma tabela de consulta.

Para converter binário em hexadecimal, agrupe os bits de quatro em quatro, da direita para a esquerda, e converta cada grupo: 0000=0, 0001=1, ..., 1001=9, 1010=A, 1011=B, 1100=C, 1101=D, 1110=E, 1111=F.

Exemplo: 11111111 torna-se 1111|1111 = FF = 255 em decimal. 00000000 torna-se 00 = 0 em decimal. 01001000 = 0100|1000 = 48 = o código ASCII de 'H'.

Uma chave completa de 32 bytes (256 bits) exigiria 256 algarismos 1 e 0 em binário. Em hexadecimal, ela tem apenas 64 caracteres. Em decimal, seria um número de até 78 dígitos.

O hexadecimal oferece o equilíbrio certo: é compacto o suficiente para ser lido e escrito por seres humanos, ao mesmo tempo que representa diretamente a estrutura binária subjacente, sem qualquer sobrecarga de conversão.

SHA-256 produz um resumo de 256 bits (32 bytes). Quando exibido em hexadecimal, ele sempre tem exatamente 64 caracteres hexadecimais. Por exemplo, o resumo SHA-256 de "hello" é 2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824.

Contagem: 64 caracteres hexadecimais × 4 bits = 256 bits. O comprimento fixo é uma propriedade fundamental das funções de resumo, independentemente do tamanho da entrada.

As chaves criptográficas normalmente são armazenadas e exibidas como cadeias de caracteres hexadecimais. Uma chave AES-128 tem 16 bytes = 32 caracteres hexadecimais. Uma chave AES-256 tem 32 bytes = 64 caracteres hexadecimais.

Ao configurar TLS ou cifrar arquivos, geralmente é necessário fornecer as chaves como cadeias de caracteres hexadecimais. Ferramentas como OpenSSL, a biblioteca de criptografia do Python e a maioria das estruturas de criptografia esperam e produzem chaves codificadas em hexadecimal.

Os vetores de inicialização (IVs) e os valores únicos também são representados em hexadecimal. Um IV AES-CBC padrão tem 16 bytes = 32 caracteres hexadecimais. O AES-GCM normalmente usa um valor único de 12 bytes = 24 caracteres hexadecimais.

A notação hexadecimal facilita a inspeção e a comparação visual dos IVs, a verificação de que duas mensagens usaram valores únicos diferentes e a depuração manual de protocolos criptográficos durante o desenvolvimento.

O OpenSSL produz resumos e chaves em um formato específico: hexadecimal em letras minúsculas, com dois-pontos entre cada par de bytes. Por exemplo, um resumo MD5 aparece como "b9:4d:27:b9:93:4d:3e:08:a5:2e:52:d7:da:7d:ab:fa:c4:84:ef:e8".

O formato separado por dois-pontos torna cada byte visualmente distinto e facilita a comparação. Ferramentas diferentes podem produzir valores hexadecimais sem dois-pontos ou com letras maiúsculas, mas os bytes subjacentes são idênticos.

Os certificados X.509 são armazenados no formato DER (binário) ou no formato PEM (DER codificado em Base64). O hexadecimal também funcionaria, mas Base64 é 33% mais compacto que o hexadecimal (cada caractere Base64 codifica 6 bits, enquanto cada caractere hexadecimal codifica 4 bits).

Para objetos grandes, como certificados e arquivos cifrados, Base64 é preferível. Para valores curtos, como resumos, chaves, IVs e MACs, o hexadecimal é preferível porque mostra diretamente os limites dos bytes.

Um despejo hexadecimal mostra um arquivo ou uma região da memória como bytes hexadecimais e caracteres ASCII lado a lado. A coluna da esquerda mostra o hexadecimal; a da direita mostra ASCII imprimível (com pontos no lugar dos bytes não imprimíveis).

Ler despejos hexadecimais é uma habilidade essencial para a depuração criptográfica. Verificar se um IV começa no deslocamento correto, se uma chave tem o comprimento adequado ou se um prefixo do texto cifrado corresponde ao esperado exige a leitura de despejos hexadecimais.

Os cabeçalhos de segurança HTTP e os tokens criptográficos usam frequentemente codificação hexadecimal. Tokens CSRF, identificadores de sessão e chaves de API costumam ser representados como cadeias hexadecimais de 32 a 64 caracteres.

Um token CSRF aleatório de 128 bits (16 bytes), codificado em hexadecimal, tem 32 caracteres. É fácil verificar sua correção: conte os caracteres, confira se aparecem somente 0-9 e a-f e certifique-se de que não há caracteres de preenchimento, que indicariam Base64 em vez de hexadecimal.

Teste sua compreensão da representação hexadecimal.

O hexadecimal codifica 4 bits por caractere, fazendo com que 1 byte = 2 dígitos hexadecimais. SHA-256 produz 64 caracteres hexadecimais (256 bits), as chaves AES-128 têm 32 caracteres hexadecimais e as chaves AES-256 têm 64 caracteres hexadecimais.

O hexadecimal é a representação padrão para resumos criptográficos, chaves, IVs e valores únicos porque reflete diretamente a estrutura dos bytes. O OpenSSL e a maioria das ferramentas criptográficas produzem e aceitam valores codificados em hexadecimal.