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WTF Introdução Simples ao Solidity: 28. Hash

Recentemente, tenho revisado meus conhecimentos em Solidity, consolidando os detalhes e escrevendo uma "Introdução Simples ao Solidity" para iniciantes (os programadores avançados podem procurar outros tutoriais). Atualizo com 1-3 lições por semana.

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Uma função de hash (hash function) é um conceito criptográfico que pode transformar uma mensagem de comprimento variável em um valor de comprimento fixo, também conhecido como hash. Nesta lição, vamos apresentar brevemente as funções de hash e sua aplicação em Solidity.

Propriedades de um Hash

Uma função de hash de qualidade deve possuir as seguintes características:

• Unidirecionalidade: é fácil e único determinar o hash de uma mensagem de entrada, mas é difícil reverter o processo.
• Sensibilidade: uma pequena alteração na mensagem de entrada causa uma grande alteração no hash.
• Eficiência: o cálculo do hash a partir da mensagem de entrada deve ser eficiente.
• Uniformidade: a probabilidade de cada valor de hash deve ser praticamente igual.
• Resistência a colisões:
  • Resistência fraca a colisões: encontrar outra mensagem x' para a mensagem x, de modo que hash(x) = hash(x'), é difícil.
  • Resistência forte a colisões: é difícil encontrar quaisquer x e x' tal que hash(x) = hash(x').

Aplicações de Hash

• Gerar identificadores únicos de dados
• Assinaturas criptografadas
• Criptografia segura

Keccak256

A função Keccak256 é a função de hash mais comum em Solidity e é utilizada da seguinte forma:

hash = keccak256(data);

Keccak256 e sha3

Existem algumas curiosidades interessantes:

1. O sha3 foi padronizado a partir do Keccak e, em muitos casos, ambos são sinônimos. No entanto, quando o SHA3 foi finalmente padronizado em agosto de 2015, o NIST ajustou o algoritmo de preenchimento. Portanto, SHA3 e o resultado do cálculo do Keccak são diferentes, e isso deve ser levado em consideração durante o desenvolvimento.
2. Quando o Ethereum estava sendo desenvolvido, o sha3 ainda estava em processo de padronização, então o Ethereum e o Solidity usam o Keccak256 para o sha3. Para evitar confusão, é mais claro escrever Keccak256 diretamente no código do contrato.

Gerar Identificadores Únicos de Dados

Podemos usar o keccak256 para gerar identificadores únicos de dados. Por exemplo, se tivermos diferentes tipos de dados, como uint, string e address, podemos empacotá-los com o método abi.encodePacked e usar o keccak256 para gerar um identificador único:

function hash(
    uint _num,
    string memory _string,
    address _addr
    ) public pure returns (bytes32) {
    return keccak256(abi.encodePacked(_num, _string, _addr));
}

Resistência Fraca a Colisões

Vamos usar o keccak256 para demonstrar a resistência fraca a colisões mencionada anteriormente, ou seja, encontrar outra mensagem x' para a mensagem x de forma que hash(x) = hash(x') seja difícil.

Dado uma mensagem '0xAA', tentaremos encontrar outra mensagem para que os hashes sejam iguais:

// Resistência fraca a colisões
function weak(
    string memory string1
    )public view returns (bool){
    return keccak256(abi.encodePacked(string1)) == _msg;
}

Você pode tentar várias vezes para ver se consegue ter sorte e encontrar uma colisão.

Resistência Forte a Colisões

Vamos construir uma função strong que recebe dois parâmetros string diferentes, string1 e string2, e verifica se seus hashes são iguais:

// Resistência forte a colisões
function strong(
        string memory string1,
        string memory string2
    )public pure returns (bool){
    return keccak256(abi.encodePacked(string1)) == keccak256(abi.encodePacked(string2));
}

Novamente, você pode tentar várias vezes para ver se consegue ter sorte e encontrar uma colisão.

Verificação no Remix

• Deploy do contrato para visualizar os resultados dos identificadores gerados

  

• Verificar a sensibilidade da função de hash, bem como a resistência forte e fraca a colisões

  

Conclusão

Nesta lição, discutimos o que é uma função de hash e como usar a função de hash mais comum em Solidity, o keccak256.