Criptografía y Métodos de Cifrado

Criptografía y Métodos de Cifrado

1. 1. ¿Qué es la criptografía?

   • Criptografía: Arte de escribir con clave secreta o de un modo enigmático. Aportando una visión más específica, la criptografía es la creación de técnicas para el cifrado de datos. Teniendo como objetivo conseguir la confidencialidad de los mensajes. Si la criptografía es la creación de mecanismos para cifrar datos, el criptoanálisis son los métodos para “romper” estos mecanismos y obtener la información. Una vez que nuestros datos han pasado un proceso criptográfico decimos que la información se encuentra cifrada.

2. 2. Historia de la criptografía. Enigma

   • El primer sistema criptográfico del que se tiene constancia es la Escítala. Este sistema data del siglo V a.c. y era usado en Esparta. El sistema consistía en dos varas del mismo grosor, una en poder del emisor y la otra del receptor. Cuando el emisor quería enviar un mensaje, este, enrollaba una cinta en su vara y escribía el mensaje. De este modo al desenrollar la cinta el mensaje era ilegible. Al recibir el mensaje, el receptor enrollaba la cinta en su vara, y de este modo podía leer el mensaje.
     • Los primeros sistemas de cifrado estuvieron ligados a campañas militares dada la necesidad de evitar que el enemigo obtuviese los movimientos de las tropas al interceptar mensajes.

3. 3. ¿Por qué es necesaria la criptografía?

   • Aunque el uso de comunicaciones seguras ha sido siempre una prioridad militar, la privacidad es requerida en otros sectores. Las empresas necesitan mantener unas comunicaciones seguras para proteger su información. Por esta razón el gobierno de EEUU y la NSA se ven obligados a crear DES.
   • Aparte de a las empresas, se hace necesario otorgar al ciudadano de privacidad y seguridad. Con el nacimiento de internet y la progresiva oferta de servicios telemáticos como acceso al banco, citas médicas y un sinfín de posibilidades se tiene que ofrecer confidencialidad y seguridad a estos servicios.

4. 4. Usos de la criptografía

   • Firmar:
     • Para la firma digital se utiliza clave asimétrica (dos claves una privada y otra pública). Lo que se cifra con la clave privada (que solo nosotros conocemos) sólo se puede descifrar con la pública. De esta forma al cifrar con nuestra clave privada demostramos que somos nosotros.
   • Autenticación:
     • Otra de las necesidades que surgen con la aparición de internet es la necesidad de demostrar que somos nosotros y que el emisor es quien dice ser. Un método de autenticación puede ser el propio cifrado. Si ciframos un mensaje con una clave solo conocida por nosotros, demostrando que somos quien decimos ser, el receptor podrá constatar nuestra identidad descifrándolo.
   • Cifrar:
     • Como ya hemos dicho, siempre hay cierta información que no queremos que sea conocida más que por las personas que nosotros queramos. En esto nos ayuda el cifrado. Cifrando un mensaje hacemos que este no pueda ser leído por terceras personas consiguiendo así la tan deseada privacidad.

5. 5. Criptografía Simétrica: DES y AES

   • DES: El algoritmo DES (Data Encryption Standard) es un algoritmo de cifrado desarrollado por la NSA a petición del gobierno de EEUU bajo la presión de las empresas por la necesidad de un método para proteger sus comunicaciones. DES fue escogido como FIPS (Federal Information Processing Standard) en el año 1976 y su uso se extendió por todo el mundo. Hoy en día DES es considerado inseguro dada su clave de 56 bits, insuficiente frente al poder computacional actual. En su variante Triple DES el algoritmo se cree seguro.
   • AES: El algoritmo AES (Advanced Encryption Standard) tambien conocido como Rijndael fue el ganador del concurso convocado en el año 1997 por el NIST (Intituto Nacional de Normas y Tecnología) con objetivo de escoger un nuevo algoritmo de cifrado. En 2001 fue tomado como FIPS y en 2002 se transformó en un estándar efectivo. Desde el año 2006 es el algoritmo más popular empleado en criptografía simétrica.

6. 6. One-time pad

   • Proviene del cifrado de Vernam. El sistema de Vernam es un cifrado que combina un mensaje con una clave que se lee de un bucle de cinta de papel. En su forma original, el sistema de Vernam era vulnerable porque la clave se podía reutilizar. El uso único vino un poco después, cuando Joseph Mauborgne reconoció que si la cinta de la clave era completamente aleatoria, se incrementaría la dificultad criptoanalítica
   • Algunos incovenientes:  Requiere libretas de un solo uso perfectamente aleatorias.  La generación e intercambio de las libretas de un solo uso tiene que ser segura, y la libreta tiene que ser al menos tan larga como el mensaje.  Hace falta un tratamiento cuidadoso para asegurarse de que siempre permanecerán en secreto para cualquier adversario, y es necesario deshacerse de ellas correctamente para evitar cualquier reutilización parcial o completa —de ahí el «un solo uso».

7. 7. Cifradores de flujo y cifradores de Bloque: WEP (RC4) y ECB

   • WEP:
     • El algoritmo WEP (Wired Equivalent Privacy) es el sistema de cifrado incluido en el estandar IEEE 802.11 (estandar que define las redes inalámbricas). WEP está basado en el algoritmo de cifrado RC4, teniendo dos variantes, una que usa clave de 64 bits (40 bits más 24 bits de vector de iniciación) y otra que usa clave de 128 bits (104 bits y 24 bits de vector de iniciación). En 2003 la Wi-Fi Alliance anunció la sustitución de WEP por WPA y en 2004 se ratificó el estándar 802.11i (WPA2) declarando WEP-40 y WEP-104 como inseguros. A pesar de ello todavía hoy en día se sigue utilizando.
   • ECB:
     • En ECB la información se divide en bloques y cada uno de ellos es cifrado por separado aplicando una clave común. Este sistema implica un problema, con bloques idénticos tendremos bloques cifrados idénticos pudiendose reconocer así un patrón que facilitará la obtención del mensaje original.

8. 8. Cifrado asimétrico: RSA y Diffie Hellman

   • Este algoritmo se basa en escoger 2 números primos grandes elegidos de forma aleatoria y mantenidos en secreto. La principal ventaja de este algoritmo desde el punto de vista de seguridad radica en la dificultad a la hora de factorizar números grandes. RSA es seguro hasta la fecha. La idea del algoritmo es la siguiente: Tenemos un mensaje M. Empleando un protocolo reversible conocido como patrón de relleno convertimos el mensaje M en un número m menor que otro número dado n.
   • Diffie Hellman: El protocolo de cifrado Diffie-Hellman (recibe el nombre de sus creadores) es un sistema de intercambio de claves entre partes, que no han contactado previamente, a través de un canal inseguro y sin autenticación. Este protocolo se utiliza principalmente para intercambiar claves simétricas de forma segura para posteriormente pasar a utilizar un cifrado simétrico, menos costoso que el asimétrico. Se parte de la idea de que dos interlocutores pueden generar de forma conjunta una clave sin que esta sea comprometida.

9. 9. Funciones Hash criptográficas

   • Una función hash criptográfica es aquella función hash que se emplea en el área de la criptografía. Una función Hash es un algoritmo matemático que, con una entrada A, nos da una salida B. Una función hash puede ser cualquier algoritmo matemático pero tiene que cumplir una serie de propiedades. 1. Para una misma función hash, sea cual sea la longitud de la entrada A la salida B tiene que ser de un tamaño fijo. 2. Para cada A, B tiene que ser única. 3. Tiene que ser rápido y fácil de calcular. 4. No se puede volver a A desde B. 5. No puede presentar colisiones. Esto quiere decir que para dos A diferentes no se puede dar un mismo B. Observando las condiciones 1 y 2 vemos que esto es imposible. La función MD5 nos da como resultado un hash de 128 bits. Esto quiere decir que como máximo hay solo 2^128 textos diferentes, lo cual, es falso. Se hace por tanto muy importante que las colisiones sean mínimas y que encontrarlas sea muy difícil.

10. 10. Epic Fails criptográficos

    • Sony: En Diciembre de 2010 saltó la noticia, un grupo de hackers conocimos como fail0verflow afirmaba que había conseguido hallar las claves privadas de la PlayStation 3. Con esta clave privada cualquiera podría firmar digitalmente cualquier aplicación y ejecutarla. De esta forma la PlayStation 3 ,videoconsola nacida en 2006, pasaba a ser pirateable.