Hash SHA-256: l'impronta digitale di un documento informatico

Che cosa fa una funzione hash, come si ottengono i 64 caratteri che identificano un file e come si ricalcolano in autonomia per confrontarli.

Una funzione hash prende un file di qualunque dimensione e restituisce sempre una stringa della stessa lunghezza: con SHA-256 sono 64 caratteri esadecimali. Lo stesso file dà sempre lo stesso risultato, due file diversi non danno mai lo stesso risultato in pratica, e dal risultato non si torna indietro al file di partenza.

Queste tre proprietà servono a una cosa concreta: confrontare due documenti senza doverli confrontare parola per parola, e farlo anche quando uno dei due non è disponibile. Se l'impronta calcolata oggi coincide con quella registrata mesi prima, il file è identico; se differisce di un solo carattere, il documento è stato toccato.

L'irreversibilità è la ragione per cui l'impronta si può pubblicare senza esporre nulla: chi la legge non può ricostruire il contenuto. Su questo si fonda il funzionamento della notarizzazione su Bitcoin, che registra l'impronta e lascia il documento a chi lo possiede.

Takeaways - Punti chiave dell'articolo

• Univocità pratica: Due file diversi non producono lo stesso hash SHA-256: la stessa sequenza di 64 caratteri identifica un solo documento.
• Effetto valanga: Cambiare un carattere del file genera un hash completamente diverso, ed è così che si rileva qualunque alterazione.
• Irreversibilità: Dall'hash non si può ricostruire il documento: per questo pubblicarlo non espone il contenuto del file.
• Calcolo verificabile da chiunque: L'hash si ricalcola in autonomia con un comando di sistema (shasum -a 256 su macOS, certutil su Windows) e si confronta con quello registrato.
• Standard mondiale: SHA-256 è lo stesso algoritmo che protegge la rete Bitcoin dal 2009, non una tecnologia proprietaria di un fornitore.

Che cos'è la funzione hash?

Una funzione hash è un calcolo che trasforma dati di qualunque lunghezza in una stringa di lunghezza fissa. SHA-256 produce sempre 256 bit, che si scrivono come 64 caratteri esadecimali: la stessa quantità di caratteri per un file di due righe e per un archivio da 40 MB.

Le proprietà che la rendono utile sono tre. È deterministica, quindi lo stesso ingresso dà sempre la stessa uscita, su qualunque computer e in qualunque momento. È resistente alle collisioni, cioè non esiste modo pratico di costruire due file diversi con la stessa impronta. Ed è a senso unico: conoscere l'impronta non permette di risalire ai dati che l'hanno prodotta.

La terza proprietà è quella che rende sicuro l'uso in un registro pubblico. Un hash scritto sulla blockchain è visibile a tutti, ma resta una stringa di 64 caratteri che non dice nulla su cosa contenga il documento: né il testo, né il nome del file, né la sua dimensione.

Come si calcola l'hash di un file?

L'hash di un file si calcola con un comando di sistema, senza installare niente: su macOS e Linux con shasum, su Windows con certutil. Il risultato è la stessa stringa di 64 caratteri su tutti e tre i sistemi, perché l'algoritmo è identico.

Il calcolo avviene sul computer di chi lo esegue: il file non viene trasmesso da nessuna parte. Questi sono i comandi, uno per sistema.

Cosa sono gli hash nelle blockchain?

Nelle blockchain gli hash sono il meccanismo che tiene insieme la catena: ogni blocco contiene l'impronta del blocco precedente, quindi modificare un blocco vecchio cambierebbe la sua impronta e romperebbe tutti quelli successivi. È da qui che viene la parola catena.

Gli hash svolgono un secondo compito dentro ogni blocco: le transazioni vengono combinate a coppie e ricalcolate fino a ottenere una sola impronta riassuntiva, che sintetizza migliaia di operazioni in 64 caratteri. Questo permette di verificare che una singola transazione appartenga al blocco senza dover scaricare tutto il blocco.

Per una prova di esistenza il ruolo è ancora più diretto: l'impronta del documento viene inclusa in una transazione, la transazione entra in un blocco, e il blocco porta con sé la marca temporale della rete. Da quel momento l'impronta è legata a un istante che nessuno può spostare.

Come posso controllare l'hash SHA-256 di un file?

Per controllare l'hash di un file si ricalcola l'impronta con il comando del proprio sistema e si confronta carattere per carattere con quella registrata: se coincidono, il file è esattamente quello di cui esiste la prova, se differiscono anche di un carattere il documento non è lo stesso.

Il confronto conviene farlo su tutta la stringa e non sulle prime cifre. Due file diversi possono avere impronte che iniziano allo stesso modo per qualche carattere, mentre l'unico controllo valido è l'uguaglianza completa dei 64 caratteri, maiuscole e minuscole indifferenti.

Nel caso della notarizzazione su Bitcoin di LetteraSenzaBusta l'impronta registrata è riportata nel certificato PDF insieme al TXID, e il file .OTS permette la verifica indipendente sul protocollo OpenTimestamps: il controllo si può ripetere anche a distanza di anni, senza chiedere niente a nessuno.

Conclusione

L'hash SHA-256 è una stringa di 64 caratteri che identifica un file in modo univoco, cambia completamente a ogni modifica e non permette di risalire al contenuto. Chiunque può ricalcolarla con un comando di sistema e confrontarla con quella registrata.

È la ragione per cui una prova di esistenza può essere pubblica senza esporre il documento: sul registro finisce l'impronta, non il file. Il servizio di certificazione su blockchain calcola l'impronta e la registra, lasciando il documento a chi lo possiede oppure fa inserire direttamente l'hash stesso.