8. Criptografía para no especialistas: funciones hash, claves y firmas digitales

Una cadena de bloques reemplaza el "confíe en la institución" por el "verifique las matemáticas". Este capítulo explica las cuatro piezas matemáticas, en lenguaje llano, para que el resto del libro pueda usarlas con libertad.

Introduzca cualquier cosa en SHA-256 y recibirá de vuelta un código de 64 caracteres. La misma entrada produce siempre el mismo código; el código es corto y fácil de comparar; y — esto es lo crucial — si cambia aunque sea una coma de la entrada, el código cambia por completo. Se comporta como una huella digital que los datos llevan consigo a todas partes.

Aplicar un hash es como poner fruta en la licuadora. Convertir fresas y bananas en un licuado es rápido y fácil; reconstruir la fruta entera original a partir del licuado es imposible. La licuadora solo funciona en un sentido. Un hash es el licuado de sus datos: fácil de preparar, imposible de des-licuar.

Un hash se parece a una huella dactilar humana en que es corto, único a efectos prácticos y fácil de comparar sin examinar a la persona completa. Pero la analogía debe matizarse. Una huella dactilar real varía de forma gradual — los gemelos idénticos tienen huellas parecidas — mientras que un hash hace deliberadamente lo contrario: el cambio más diminuto en los datos produce una huella sin relación alguna con la anterior (el efecto avalancha). Y a diferencia de una persona, a quien puede reconocerse por su huella, los datos nunca pueden reconstruirse a partir de su hash.

Publicar el hash de un documento es como cerrar una carta con un sello de lacre único. Cualquiera puede ver el sello; si alguien abre y altera la carta, el sello ya no coincide, y la manipulación resulta evidente para todos.

Imagine que usted fabrica en serie candados abiertos, todos capaces de cerrarse de un golpe, y los reparte gratuitamente o los deja en un cesto en plena calle. Solo usted conserva la única llave que los abre. Ahora cualquier persona del mundo puede meter un mensaje en una caja, cerrarla de golpe con uno de sus candados y enviársela; solo usted puede abrirla. El candado abierto es su clave pública (cualquiera puede usarlo para cerrar); la llave en su bolsillo es su clave privada (solo usted puede abrir). Usted nunca tuvo que compartir el secreto — solo compartió los candados.

RSA esconde la clave privada detrás de un problema matemático rápido de plantear pero prácticamente imposible de deshacer. Es fácil mezclar dos primos específicos; es monstruosamente difícil des-mezclar el resultado. Su secreto está a salvo no porque esté escondido en una bóveda, sino porque revertir la matemática pública está fuera del alcance de cualquier computadora viable.

La criptografía de curva elíptica es la criptografía de clave pública puesta a dieta. Hace todo lo que hace RSA — guardar secretos, producir firmas —, pero con claves lo bastante pequeñas para caber en un celular o en un código de barras. Es la variante concreta que utilizan las principales cadenas de bloques.

En siglos pasados, un noble presionaba su anillo de sello sobre el lacre caliente para cerrar una carta. Quien recibía la carta podía reconocer el sello distintivo y saber que venía del dueño del anillo — pero no podía producir ese sello por sí mismo, porque no tenía el anillo. Una firma digital es un anillo de sello matemático. Solo usted posee el anillo (su clave privada), así que solo usted puede dejar la marca; pero todos pueden reconocerla (usando su clave pública). Y a diferencia del lacre, el sello digital lleva además estampada una huella del contenido exacto de la carta, de modo que no puede despegarse de un documento y pegarse en otro.

Una firma digital le permite demostrar "soy el dueño y apruebo este mensaje exacto" ante personas que no confían en usted y que nunca ven su secreto. Esa única capacidad — la autorización verificable sin un intermediario de confianza — es lo que hace siquiera posible un libro contable sin árbitro.

Imagine un torneo deportivo de eliminación directa, como la fase final de una Copa Libertadores o de un Mundial. Cada transacción es un jugador en la primera ronda. Cada partido "enfrenta" a una pareja calculando el hash de ambos juntos; el ganador avanza a la siguiente ronda, donde vuelve a emparejarse y a pasar por el hash. Ronda tras ronda el cuadro se reduce a la mitad, hasta que queda un solo campeón — la raíz de Merkle — que representa al torneo completo. Cambie cualquier cosa de cualquier jugador de la primera ronda, y los resultados se propagan hacia arriba hasta que emerge un campeón distinto.

Para demostrar que su jugador favorito participó en el torneo, usted no necesita los resultados completos de todos los partidos. Le bastan los resultados a lo largo del camino de ese jugador por el cuadro — una lista corta. Cualquiera que tenga el nombre del campeón puede seguir su lista corta hacia arriba y confirmar que conduce a ese mismo campeón. Un árbol de Merkle permite demostrar "este elemento está en el conjunto de datos" mostrando apenas una fracción diminuta de él.

Los árboles de Merkle son la manera en que una cadena de bloques cumple su promesa de integridad a gran escala y permite participar a un celular, no solo a un centro de datos. Comprimen el "¿es esto cierto?" de una pregunta sobre millones de registros a una pregunta sobre unas pocas decenas de hashes.

Los candados de este capítulo son candados excelentes. Pero un candado perfecto no sirve de nada si usted le entrega la llave a un ladrón, instala el candado en una puerta de cartón o firma un contrato que no leyó. La criptografía es necesaria para la seguridad de la Web3; no es, ni de lejos, suficiente. Mantenga esa distinción a la vista durante el resto del libro.