Qué-es-la-Criptografía

 1.- Aproximación al concepto de Criptografía

1.1.- ¿Qué es la Criptografía?

Criptografía (del griego κρύπτos ‘(criptos), «oculto», y γραφη (grafé), «escritura», literalmente «escritura oculta»). Tradicionalmente se ha definido como el ámbito de la criptología que se ocupa de las técnicas de cifrado o codificado destinadas a alterar las representaciones lingüísticas de ciertos mensajes con el fin de hacerlos ininteligibles a receptores no autorizados. Estas técnicas se utilizan tanto en el Arte como en la Ciencia. Por tanto, el único objetivo de la criptografía era conseguir la confidencialidad de los mensajes. Para ello se diseñaban sistemas de cifrado y códigos. En esos tiempos la única criptografía existente era la llamada criptografía clásica.

La aparición de la Informática y el uso masivo de las comunicaciones digitales, han producido un número creciente de problemas de seguridad. Las transacciones que se realizan a través de la red pueden ser interceptadas, y por tanto, la seguridad de esta información debe garantizarse. Este desafío ha generalizado los objetivos de la criptografía para ser la parte de la criptología que se encarga del estudio de los algoritmos, protocolos (se les llama protocolos criptográficos), y sistemas que se utilizan para proteger la información y dotar de seguridad a las comunicaciones y a las entidades que se comunican.

Para ello los criptógrafos investigan, desarrollan y aprovechan técnicas matemáticas que les sirven como herramientas para conseguir sus objetivos. Los grandes avances que se han producido en el mundo de la criptografía, han sido posibles gracias a los grandes avances que se han producido en el campo de la matemática y la informática.

2.- Criptosistemas de Clave Privada y Clave Pública

2.1.- Criptografía simétrica (de clave privada)

También llamada criptografía de clave privada es un método criptográfico en el cual se usa una misma clave para cifrar y descifrar mensajes. Las dos partes que se comunican han de ponerse de acuerdo de antemano sobre la clave a usar. Una vez que ambas partes tienen acceso a esta clave, el remitente cifra un mensaje usando la clave, lo envía al destinatario, y éste lo descifra con la misma clave.

Para saber más acerca de Criptografía de Clave Privada >>

2.2.- Criptografía asimétrica (de clave privada y clave pública)

También llamada criptografía de clave pública es el método criptográfico que usa un par de claves para el envío de mensajes. Las dos claves pertenecen a la misma persona que ha enviado el mensaje.

Una clave es pública y se puede entregar a cualquier persona, la otra clave es privada y el propietario debe guardarla de modo que nadie tenga acceso a ella. Además, los métodos criptográficos garantizan que esa pareja de claves sólo se puede generar una vez, de modo que se puede asumir que no es posible que dos personas hayan obtenido casualmente la misma pareja de claves.

  • Si el remitente usa la clave pública del destinatario para cifrar el mensaje, una vez cifrado, sólo la clave privada del destinatario podrá descifrar este mensaje, ya que es el único que la conoce. Por tanto se logra la confidencialidad del envío del mensaje, nadie salvo el destinatario puede descifrarlo.
  • Si el propietario del par de claves usa su clave privada para cifrar el mensaje, cualquiera puede descifrarlo utilizando su clave pública. En este caso se consigue por tanto la identificación y autentificación del remitente, ya que se sabe que sólo pudo haber sido él quien empleó su clave privada (salvo que alguien se la hubiese podido robar). Esta idea es el fundamento de la firma electrónica.

Para saber más acerca de Criptografía de Clave Pública >>

 

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  • Criptoanálisis  es la parte de la criptología que se dedica al estudio de sistemas criptográficos con el fin de encontrar debilidades en los sistemas y romper su seguridad sin el conocimiento de información secreta.
  • Criptografía con umbral agrupa aquellas funcionalidades criptográficas que se apoyan en el uso de un umbral de participantes a partir del cual se puede realizar la acción.
  • Criptografía basada en identidad es un tipo de Criptografía asimétrica que se basa en el uso de identidades.
  • Criptografía basada en certificados los usuario generan su propio par de claves pública y privada. Por otra parte existe una Autoridad de Certificación o CA (acrónimo de Certificate Authority) que usa cifrado basado en identidad. Los usuarios generan peticiones a la CA para que ésta genere certificados de la identidad del usuario y de su clave pública.
  • Criptografía sin certificados fue introducida para resolver el problema principal de la criptografía basada en certificados: La PKG puede cifrar y de descifrar. Sin embargo resolver este problema no tiene que implicar la sobrecarga que la gestión de los certificados produce en la criptografía tradicional de clave pública con PKI.
  • Criptografía de clave aislada el objetivo de estos sistemas es minimizar el daño causado tras un ataque que comprometa la clave privada de un sistema criptográfico. Para ello siguen un esquema similar al siguiente:
  • Esteganografía trata el estudio y aplicación de técnicas que permiten ocultar mensajes u objetos, dentro de otros, llamados portadores, de modo que no se perciba su existencia.

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3.- Aproximación al concepto de Cifrado

3.1.- ¿Qué es el Cifrado?

Es el proceso por el que una determinada información es transformada en otra cifrada, usando una función matemática (también denominado algoritmo de cifrado) y una clave. El descifrado es el proceso inverso. El objetivo de la criptografía se puede resumir en asegurar la:

  • Confidencialidad: el mensaje no puede ser leído por personas no autorizadas.
  • Integridad: el mensaje no puede ser alterado sin autorización.
  • Autentificación: se puede verificar que el mensaje ha sido enviado por una persona, y recibido por otra.
  • No repudio: significa que después de haber enviado un mensaje, no se puede negar que el mensaje no es tuyo.

El cifrado también tiene sus límites ya que no puede prevenir el borrado de información o el acceso al documento antes de su cifrado, por lo que un plan de seguridad no se puede basar simplemente en el cifrado de la información.

No todas las formas de cifrado tienen la misma seguridad. Hay cifrados muy simples que son fáciles de romper (se denomina romper un cifrado a la obtención del mensaje cifrado o la clave) y otros muchos más complejos que requieren de técnicas muy complejas para su descifrado. Hay que comentar que no existen mecanismos de cifrado totalmente seguros, ya que con un ordenador lo suficientemente potente (o muchos a la vez) y el tiempo necesario (años o siglos) siempre será posible romper el cifrado. Por lo tanto, el objetivo de la criptografía es obtener mecanismos de cifrado que sean lo suficientemente complejos para evitar su descifrado usando la tecnología actual.

3.2.- Tipos de cifrado según sus claves

  • Clave secreta (o clave simétrica): utiliza la misma clave para cifrar y descifrar un mensaje. Estos métodos de cifrado se usan principalmente para proteger información que se almacena en un disco duro o para transmisión de datos entre ordenadores. El algoritmo de cifrado más usado de este tipo es el DES (Data Encryption Standard) que usa una clave de 56-bits. Un mensaje cifrado con este algoritmo es bastante seguro aunque ya puede ser descifrado con máquinas muy potentes en menos de un día, por lo que su uso está restringido a ámbitos civiles. Otros algoritmos comúnmente usados son el RC2, RC4, RC5 e IDEA. La mayoría de estos algoritmos tienen patente, aunque su uso público está permitido.
  • Clave pública (o clave asimétrica): utiliza una clave pública para cifrar el mensaje y una clave privada para descifrarlo De esta forma, cualquiera puede cifrar un mensaje pero solo quien tenga la clave privada puede descifrarlo. Esto sirve para poder enviar un mensaje a un determinado destino sin que otro pueda descifrarlo. El objeto de estos métodos es la de asegurar la integridad y la autentificación del origen de los datos (por ejemplo, usando firmas digitales). RSA es el algoritmo de encriptación más conocido de clave pública. RSA utiliza una clave pública que es usada para cifrar el mensaje y una clave privada que es usada para descifrar el mensaje.

Estos dos métodos funcionan muchas veces conjuntamente. Por ejemplo, el protocolo SSL que se utiliza como conexión segura en Internet (el que usa el navegador cuando está en modo seguro y en la URL nos sale https), utiliza primero una clave pública para enviar de forma cifrada la clave secreta DES que posteriormente utilizarán en la comunicación. De esta forma la clave DES utilizada sólo la podrá descifrar el destino. Este método en general se denomina OTP (One Time Password) ya que para cada sesión se genera un nueva clave DES.

3.3.- Tipos de cifrado según sus algoritmos

Según la forma en la que operan los algoritmos de cifrado o descifrado, es posible distinguir varios tipos:

  • Cifrado en flujo: En estos algoritmos el cifrado se realiza bit a bit. Están basados en la utilización de claves muy largas que son utilizadas tanto para cifrar como para descifrar. Estas claves pueden estar predeterminadas (libreta de un solo uso) o generarse usando un generador de claves pseudoaleatorias o RKG (acrónimo del inglés Random Key Generator), que genera una secuencia binaria pseudoaleatoria a partir de una clave de inicialización K. A veces, en el cálculo de la clave pseudoaleatoria también interviene el mensaje cifrado hasta ese momento. Por otra parte, el cifrador propiamente dicho: habitualmente en este tipo de algoritmos hay que mantener en secreto tanto la clave como el cifrador.
  • Cifrado por bloques: En este tipo de algoritmos, el cifrado se realiza bloque a bloque. En primera instancia, se descompone el mensaje en bloques de la misma longitud. A continuación, cada bloque se va convirtiendo en un bloque del mensaje cifrado mediante una secuencia de operaciones. Ejemplos típicos de operaciones realizadas para conseguir cada mensaje cifrado son la sustitución y la permutación (cifrado por transposición) de elementos.
Este tipo de algoritmos pueden ser tanto de clave simétrica como de clave asimétrica. 

3.4.- Tipos de cifrado según sus propiedades

Muchas veces se agrupan los algoritmos de cifrado en función de sus propiedades o características. Algunos ejemplos:

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