Criptografía III

Criptografía III

1. Criptografía Simétrica

   • Beneficios
     • Rápidos
     • Económicos en procesador
     • Seguros
   • Desventajas
     • Key managment
     • No asegura No repudio
     • No asegura control de acceso
     • Se necesitan n(n-1)/2 llaves si hay n usuarios
     • No se pueden implementar firmas digitales
   • DES (Data Encription standar)
     • Características
       • Proyecto entre NSA e IBM
       • Horst Feistel principal desarrollador
       • Se publicó como estándar en 1977
       • Ya no se considera seguro
       • Utiliza permutaciones y sustituciones
       • Impulso a la criptografía a niveles importantes
     • Funcionamiento
       • Opera en bloques de 64 bits y se basa en 16 rondas
       • Llave de 64 bits. sólo se utilizan 56 bits. Espacio de llaves 2^56
       • operaciones iniciales del algoritmo
       • Ronda DES
         • Expansión
           • Los 32 bits del bloque derecho se expanden a 48 bits mediante la tabla definida.
         • XOR
           • La cadena de 48 bits resultante del paso anterior se utiliza para hacer XOR con la llave de esa ronda. La llave cambia cada ronda.
         • Sustitución
           • La cadena de 48 bits resultante se divide en bloques de 6 bits para ser procesados por las S-BOX en un proceso no lineal y obtener 4 bits de salida por cada 6 de entrada.
         • Permutación
           • Los 32 bits resultantes del proceso anterior se permutan de acuerdo a una tabla definida por el algoritmo.
         • Una vez que se tiene cada bloque de 32 bits, en izquierda y derecha se procede:
       • Rompiendo doble DES (Dos llaves diferentes)
         • Meet-in-the-middle attack
         • Se requiere un par de texto en claro y cifrado
         • Generamos una tabla con dos columnas
           • En una columna se cifra el texto en claro para todos los valores de k
           • En la otra columna se descifra el texto cifrado para todos los valores de k
         • Buscamos la coincidencia. Tendremos las llaves.
     • Ventajas
       • Rápido
       • Fuerte
     • Desventajas
       • Diseño de S-box es un secreto
       • No se debe utilizar por el rápido crecimiento de poder de cómputo
     • 3DES
       • 3 llaves. cifra, descifra y vuelve a cifrar.
       • Variantes
         • EDE2
           • 2^112 Llaves
         • EEE3 (Se cifra tres veces)
           • 2^168 Llaves
   • AES (Advance Encription standar)
     • Se basa en el algoritmo de Rijndael. El algoritmo acepta llaves/bloques de: 128, 192, 256. Pero el estándar trabaja sólo con 128
       • El número de rondas depende del tamaño de la llave. 10, 12 y 14
     • Funcionamiento en 4 operaciones mayores
       • Substitute bytes
         • Utiliza una s-box para hacer una sustitución byte-by-byte del bloque entero
       • Shift rows
         • Permutación a través de offset en cada renglón de la tabla
       • Mix columns
         • Substitución de cada valor de una columna basado en una función de valores en la columna
       • Add round key
         • XOR de cada byte con la llave de esa ronda. La llave es modificada cada ronda

2. Criptografía Asimétrica

   • Características
     • Mayor número de llaves, pero facilita distribución confidencial
     • Ofrece funciones de seguridad seguridad para
       • Integridad
       • No repudio
       • Confidencialidad
       • Autenticación
     • LLaves matemáticamente ligadas, pero mutuamente excluyentes
   • Diffie-Hellmann
     • Algoritmo de intercambio de llaves
     • Para intercambio de llaves simétricas
     • Se basa en logaritmos discretos
     • Funcionamiento
       • Los nodos de comunicación se ponen de acuerdo en un número primo (p) y un generador (raíz primitiva) (g)
       • Cada nodo debe escoger una llave secreta (x) menor al número primo
       • Para obtener la llave pública(Y) de alguno de los dos se realiza la siguiente operación:
         • Y = (g^x)(mod(p))
       • Para obtener llave común
         • K = (Y^x)(mod(353))
   • El Gamal
     • Algoritmo de cifrado basado en el trabajo de Diffie-Hellmann
     • Se incluye posibilidad de incluir servicios de confidencialidad y firma digital
   • RSA
     • No requiere mensaje previo antes del mensaje cifrado
     • Se basa en factorizar el producto de dos números primos grandes
     • Funcionamiento
       • Se eligen dos números primos p y q, que en su producto den n.
       • Se calcula z=(p-1)*(q-1) (Función Phi)
       • Elige un número primo k, tal que k sea co-primo a z. Para ser co-primo el producto de z*k no debe ser divisible entre k.
       • La clave pública sera {n,k}
       • La llave privada será aquel número que satisfaga la siguiente ecuación k*j=1 (mod z). De tal forma que será {j,n}
       • Paa cifrar se utiliza: mensaje_cifrado = (mensaje_plano)^k mod n
   • Funciones Hash
     • Aceptan una entrada de cualquier tamaño y, mediante un función one-way se ontiene una salida de longitud constante
     • Proveen la seguridad de que un mensaje no puede ser cambiado sin ser detectado
     • No puede haber dos mensajes con el mismo Hash
     • No puede ser predecible
     • Debe ser determinística
     • Funciones Hash
       • MD5
         • Salida de 128 bits
         • 4 rondas con 16 pasos
       • Familia SHA
         • Longitudes de salida desde 160 hasta 512 bits
       • RIPEMD-160
         • Salida de 160 bits y opera en bloques de 512
         • 5 rondas de 16 pasos.
     • Ejemplo de funcióin Hash simple: Se divide el mensaje en bloques de tamaño definido y se hace XOr de cada bloque. hash= block1⊗block2⊗block3⊗…⊗fin del mensaje

3. Conceptos generales Key Managment

   • Distribución de llaves
     • PKI (Public Key infraestructure)
       • Repositorio central de llaves públicas
     • DKI (Key distribution Center)
       • Se utilizan dos llaves. Una para comunicación cifrada con el KDC y otra de sesión distribuida por el KDC
     • KEK (Key-Encrypting Key)
       • Proceso Key Wrapping. Se utilizan cifrados simétricos para cifrar las llaves.
   • Almacenamiento de llaves
     • HSM (Hardware Security Module)
     • Tarjetas protegidas por contraseña
     • Key Wrapping
     • Llaves separadas y almacenadas en locaciones distintas
     • Todas las llaves almacenadas deben estar firmadas o se debe aplicar MAC (Message Authentication Code)
   • Factores de riesgo de exposición
     • Fortaleza del mecanismo de cifrado
     • Mecanismo de almacenamiento
     • Ambiente operativo (lugar público?)
     • Número de transacciones cifrados con esa llave