Cifrado

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"Cifrado"

El propósito de la criptografía es tomar un mensaje o archivo, conocido como texto simple, y convertirlo en texto cifrado de tal forma que sólo las personas autorizadas sepan cómo convertirlo nuevamente en texto simple. Para todos los demás, el texto cifrado es sólo una sucesión incomprensible de bits. Aunque pueda parecer extraño para los principiantes en esta área, los algoritmos de cifrado y descifrado (funciones) siempre deben ser públicos. Casi nunca se pueden mantener secretos, y esto da a las personas que tratan de mantener los secretos una falsa sensación de seguridad. En la práctica, esta táctica se conoce como seguridad por oscuridad y la emplean sólo los amateurs en la seguridad.

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Criptografía de clave secreta

Muchos sistemas criptográficos como el anterior tienen la propiedad de que, dada la clave de cifrado, es fácil encontrar la clave de descifrado, y viceversa. A dichos sistemas se les conoce como criptografía de clave secreta o criptografía de clave simétrica. Aunque los cifrados de sustitución monoalfabética son completamente inútiles, hay otros algoritmos de clave simétrica conocidos que son relativamente seguros si las claves son lo bastante largas. Para una seguridad formal, se deben utilizar como mínimo claves de 256 bits, con lo cual se obtiene un espacio de búsqueda de 2 a la 256= 1.2 por 10 a los 77 claves. Las claves más cortas pueden frustrar a los amateurs, pero no a los principales gobiernos.

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Criptografía de clave publica

Los sistemas de clave secreta son eficientes debido a que el monto de cálculos requeridos para cifrar o descifrar un mensaje es razonable, pero hay una gran desventaja: el emisor y el receptor deben tener la clave secreta compartida. De hecho, tal vez hasta tengan que reunirse físicamente para que uno le entregue la clave al otro. Para resolver este problema se utiliza la criptografía de clave pública (Diffie y Hellman, 1976). Este sistema tiene la propiedad de que se utilizan distintas claves para el cifrado y el descifrado, y si se elige bien la clave de cifrado es casi imposible descubrir

la clave de descifrado correspondiente. Bajo estas circunstancias, la clave de cifrado se puede hacer pública y sólo hay que mantener secreta la clave de descifrado privada.

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Hay un sistema de clave pública llamado RSA, el cual explota el hecho de que para una computadora es mucho más fácil multiplicar números muy grandes que obtener el factorial de números muy grandes, en especial cuando todas las operaciones aritméticas se realizan mediante la aritmé-tica de módulo y todos los números involucrados tienen cientos de dígitos (Rivest y colaboradores,1978). Este sistema se utiliza mucho en el mundo de la criptografía. También se utilizan sistemas basados en logaritmos discretos (El Gamal, 1985). El principal problema con la criptografía de clave pública es que es mil veces más lenta que la criptografía simétrica.

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Funciones de una vía

Hay varias situaciones, que veremos más adelante, donde es deseable tener cierta función f con la siguiente propiedad: dada f y su parámetro x, es fácil calcular y = f(x), pero si sólo se tiene f(x) es imposible calcular el valor de x. Comúnmente dicha función manipula los bits en formas complejas. Podría empezar por inicializar y con x. Después podría ejecutar un ciclo que itere todas las veces que haya bits 1 en x, y en cada iteración se permutarían los bits de y de una manera

independiente a la iteración, agregando una constante distinta en cada iteración, y mezclando en general los bits minuciosamente. A dicha función se le conoce como función de hash criptográfica.

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Firmas digitales

Las firmas digitales hacen que sea posible firmar correos electrónicos y otros documentos digitales, de tal forma que el emisor no los pueda repudiar después. Una manera común es pasar primero el documento a través de un algoritmo de hashing criptográfico de una vía, que sea muy difícil de invertir. Por lo general, la función de hashing produce un resultado de longitud fija, independiente del tamaño del documento original. Las funciones de hashing más populares son: MD5 (Algoritmo de firma de mensajes 5), el cual produce un resultado de 16 bytes (Rivest, 1992) y SHA-1

(Algoritmo de hash seguro), que produce un resultado de 20 bytes (NIST, 1995). Las versiones más recientes de SHA-1 son SHA-256 y SHA-512, que producen resultados de 32 y 64 bytes, respectivamente, pero se utilizan con menos frecuencia en la actualidad.

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Para utilizar este esquema de firma, el receptor debe conocer la clave pública del emisor. Algunos usuarios publican su clave pública en su página Web. Otros no lo hacen debido al temor de que un intruso entre a su sistema y altere su clave sin que se enteren. Para ellos se requiere un mecanismo alternativo para distribuir claves públicas. Un método común es que los emisores de un mensaje adjunten al mismo un certificado, el cual contiene el nombre del usuario y la clave pública, y está firmado digitalmente por una tercera parte de confianza. Una vez que el usuario haya adquirido la clave pública de la tercera parte de confianza, puede aceptar certificados de todos los emisores que utilicen esta tercera parte de confianza para generar sus certificados.

A un tercero de confianza que firma certificados se le conoce como CA Certification Authority (Autoridad de certificación). Sin embargo, para que un usuario pueda verificar un certificado firmado por una CA, necesita su clave pública. ¿De dónde proviene eso y cómo sabe el usuario que es real? En general, se requiere todo un esquema para administrar claves públicas, conocido como PKI Public Key Infrastructure (Infraestructura de claves públicas).

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