¿Sabía que sólo el año pasado se expusieron más de 4.100 millones de registros en filtraciones de datos? En una de las últimas filtraciones, piratas informáticos chinos robaron más de 60.000 correos electrónicos de empleados del Departamento de Estado.
Ocurrió en julio, cuando unos atacantes conocidos como Strom-0558 explotaron las vulnerabilidades de Microsoft y robaron una clave, lo que les dio un amplio acceso a las cuentas de clientes de Microsoft, incluidas las del gobierno de Estados Unidos.
Este tipo de incidentes son un claro recordatorio de que los algoritmos de cifrado y la gestión de claves de cifrado son esenciales para unas comunicaciones en línea más seguras.
El cifrado de datos ayuda a proteger la intimidad de las personas, los secretos empresariales y la seguridad nacional, defendiendo los principios fundamentales de privacidad y seguridad en una sociedad cada vez más interconectada e impulsada por los datos.
Este artículo desglosa los distintos tipos de cifrado. Exploraremos los fundamentos de estos algoritmos, desde los simétricos hasta los asimétricos, para que pueda cifrar los datos de la mejor manera posible.
Veamos directamente qué es el cifrado y cómo funciona.
Índice
- ¿Qué es el cifrado y cómo funciona?
- Dos tipos de cifrado
- ¿Qué es un algoritmo de cifrado?
- Tipos de algoritmos de cifrado
¿Qué es el cifrado y cómo funciona?
El cifrado es un método para proteger la información digital convirtiéndola en un formato codificado, conocido como texto cifrado, para impedir el acceso no autorizado. Es un componente fundamental de la ciberseguridad y la protección de la privacidad.
El proceso general de transformación de texto plano en texto cifrado implica los siguientes pasos:
- Quieres enviar un mensaje confidencial a un amigo. Por defecto, está en texto plano para que todo el mundo lo vea.
- Para ocultar su contenido de miradas indiscretas, debes cifrarlo (transformar el texto plano en texto cifrado).
- Tras seleccionar el algoritmo de cifrado adecuado, necesitas una clave de cifrado para realizar la transformación. Una clave de encriptación es un código secreto o privado, un valor específico, utilizado por un algoritmo de encriptación para transformar datos de texto plano en texto cifrado (durante la encriptación de datos) o para invertir el proceso, convirtiendo el texto cifrado de nuevo en texto plano (durante el proceso de desencriptación).
- Tras aplicar el algoritmo de cifrado con las claves de cifrado, el texto plano se convierte en texto cifrado. El texto cifrado es ilegible y aparece como datos aleatorios para cualquiera que no posea la clave de descifrado.
- El destinatario utiliza el algoritmo de descifrado y la clave correspondientes para recuperar el texto plano original a partir del texto cifrado.
En el espacio digital actual, la mayoría de los sistemas utilizan sólo dos tipos de cifrado: simétrico y asimétrico. Hablemos de ellos a continuación.
Dos tipos de cifrado
El cifrado simétrico y el asimétrico son dos métodos criptográficos distintos, cada uno con sus puntos fuertes, sus puntos débiles y sus casos de uso. El cifrado simétrico utiliza una sola clave para cifrar y descifrar, mientras que el asimétrico emplea un par de claves: una pública para cifrar la información y otra privada para descifrar los datos.
El cifrado simétrico es ideal para la protección masiva de datos, el almacenamiento local de archivos, el cifrado de bases de datos y las comunicaciones privadas en red. El cifrado asimétrico es vital para proteger las comunicaciones por Internet, la privacidad del correo electrónico y permitir la firma digital para la autenticación.
En la práctica, los sistemas utilizan una combinación de cifrado simétrico y asimétrico. Por ejemplo, el cifrado asimétrico puede intercambiar de forma segura una clave de cifrado simétrica, que luego se utiliza para la transferencia masiva de datos mediante cifrado simétrico.
Este enfoque híbrido combina la eficacia del cifrado simétrico con las capacidades de intercambio de claves del cifrado asimétrico para ofrecer una solución segura y práctica para diversos escenarios.
Cifrado simétrico
El cifrado simétrico es una técnica criptográfica utilizada para proteger datos aplicando la misma clave para los procesos de cifrado y descifrado. En el cifrado simétrico, el texto plano, que son los datos originales, se transforma en texto cifrado, que es la forma cifrada, utilizando la clave secreta. La misma clave se aplica a la inversa para descifrar el texto cifrado y recuperar los datos originales.
Utilizar una sola clave para cifrar y descifrar es la base del cifrado simétrico. La misma clave codifica (encripta) y desencripta (desencripta) la información. Esta clave es un secreto que sólo conocen el remitente y el destinatario.
La criptografía de clave simétrica se utiliza en las operaciones de banca electrónica. Cuando un cliente desencadena una transacción, el banco cifra los detalles de la transacción utilizando una clave simétrica compartida que conocen el banco y el cliente.
A continuación, el cliente puede descifrar la información utilizando la misma clave para autenticar la transacción. Para cumplir los requisitos normativos, las organizaciones suelen utilizar el cifrado simétrico para proteger los datos confidenciales de sus bases de datos.
Cifrado asimétrico
El cifrado asimétrico, también conocido como criptografía de clave pública, es un proceso criptográfico que utiliza un par de claves, formado por una clave pública y una clave privada, para proteger la comunicación de datos. La pública se distribuye ampliamente y se utiliza para el cifrado, mientras que la privada se mantiene en secreto y se utiliza para el descifrado.
La relación matemática entre estas claves garantiza que los datos cifrados con la clave pública sólo pueden descifrarse con la clave privada correspondiente y viceversa. El cifrado asimétrico ofrece una ventaja fundamental, al asegurar la comunicación entre partes que pueden no haber compartido claves de antemano.
Tipos de claves de cifrado – Clave pública y clave privada
Las claves públicas cifran los datos destinados a un destinatario concreto. Se comparten abiertamente y cualquiera puede utilizarlos. Sin embargo, sólo el destinatario que posea la clave privada correspondiente puede descifrar y acceder a la información original. El cifrado unidireccional de clave pública garantiza la confidencialidad e integridad de los datos durante la transmisión.
Ejemplos de cifrado asimétrico de datos
La seguridad de los sitios web suele basarse en el cifrado asimétrico de las conexiones HTTPS seguras para proteger el intercambio de datos entre los usuarios y los sitios web.
La comunicación segura por correo electrónico es otro ejemplo real de cifrado asimétrico en acción. Cuando envías un correo electrónico a través de una conexión cifrada (por ejemplo, utilizando la capa de sockets seguros/seguridad de la capa de transporte, SSL/TLS), la clave pública del destinatario cifra el contenido del correo electrónico y sólo el destinatario, con su clave privada, puede descifrar y leer el mensaje. Este método garantiza la confidencialidad de la información sensible durante la transmisión del correo electrónico.
Ahora profundicemos y analicemos los diferentes métodos de cifrado simétrico y asimétrico. Pero antes, definamos los algoritmos de cifrado de datos.
¿Qué es un algoritmo de cifrado?
Un algoritmo de encriptación es un conjunto de reglas y procesos matemáticos utilizados para convertir datos de texto plano (sin encriptar) en datos de texto cifrado (encriptados), dificultando el acceso o la comprensión de la información original a personas no autorizadas sin la clave de desencriptación adecuada.
Quizá se pregunte cuál es la diferencia entre cifrado y algoritmo de cifrado.
En términos sencillos, el cifrado es el concepto más amplio de asegurar los datos mediante su transformación, y un algoritmo de cifrado es la técnica o método de cifrado específico utilizado para realizar esa transformación.
Los distintos algoritmos de cifrado pueden ser más adecuados para determinados tipos de datos o aplicaciones en función de los requisitos de seguridad, velocidad y recursos. Por ejemplo, los algoritmos de clave simétrica son rápidos pero menos seguros para la transmisión de datos. Los algoritmos de clave asimétrica son más adecuados para cifrar datos en tránsito, pero más lentos.
Por último, las funciones hash crean códigos hash de longitud fija a partir de los datos. Son adecuados para verificar la integridad de los datos.
A lo largo de los años, los métodos de cifrado han evolucionado desde simples cifrados por sustitución, como los cifrados César, hasta modernos algoritmos criptográficos como DES, AES, RSA y ECC.
A medida que avanzamos, la criptografía post-cuántica y las tecnologías blockchain dan forma a cómo será el proceso de cifrado en el futuro.
Tipos de algoritmos de cifrado
En el mundo digital actual, el cifrado ayuda a proteger la información convirtiéndola en un formato codificado que requiere la clave correcta para volver al original. La elección del método de cifrado influye directamente en la seguridad de este proceso.
La elección de la estrategia de cifrado depende del caso de uso específico, equilibrando seguridad, velocidad y otros requisitos.
Los algoritmos antiguos, que antes eran seguros, ahora son vulnerables a los ataques, ya que los ordenadores son cada vez más potentes. Por ejemplo, el Estándar de Cifrado de Datos (DES), muy utilizado en los años 70, puede ser descifrado ahora con relativa rapidez por los ordenadores modernos. Por lo tanto, seleccionar una técnica de cifrado robusta, como Advanced Encryption Standard (AES), le ayudará a evitar posibles amenazas.
Un estándar moderno de cifrado de datos garantiza que, incluso si los atacantes acceden a los datos cifrados, necesitarían un tiempo y una potencia de cálculo enormes para descifrarlos sin la clave adecuada.
Por lo tanto, la elección del algoritmo de cifrado es fundamental para la seguridad de los datos, y estar al día de los últimos métodos de cifrado de datos es crucial para mantener la privacidad digital.
Algoritmos de cifrado simétrico
Existen dos métodos principales de cifrado simétrico: el cifrado por bloques y el cifrado de flujo.
Un cifrado por bloques divide los datos en bloques de tamaño fijo para cifrarlos, por lo que son adecuados para datos estructurados como archivos. Son predecibles, pero pueden presentar vulnerabilidades si no se utilizan correctamente. AES es un conocido cifrado por bloques.
En cambio, los cifradores de flujo cifran los datos bit a bit y son ideales para flujos en tiempo real, como voz o vídeo. Son eficaces, pero requieren sincronización entre el emisor y el receptor para evitar errores en los datos.
Un reto común en el cifrado simétrico es la gestión de claves, ya que compartir y almacenar de forma segura la clave secreta es crucial, especialmente en sistemas a gran escala. Asegúrese de que las claves se generan de forma segura, se actualizan periódicamente y se almacenan en un lugar seguro con acceso restringido.
Veamos ahora algunos algoritmos de cifrado simétrico habituales:
Triple Data Encryption Standard (Triple DES, o 3DES, o TDES)
Triple Data Encryption Standard (3DES) es un algoritmo simétrico con una historia intrigante. Surgió como una mejora del Data Encryption Standard (DES) original a finales de los años 90 para solucionar su vulnerabilidad a los ataques de fuerza bruta. 3DES aplica el algoritmo DES tres veces a cada bloque de datos, lo que ofrece una mayor seguridad mediante múltiples rondas de cifrado.
El punto fuerte de 3DES es su compatibilidad con el DES original, lo que facilita la actualización de los sistemas heredados. Sin embargo, su principal punto débil es su velocidad de procesamiento relativamente lenta debido a las múltiples rondas de cifrado, lo que lo hace menos eficaz que otros sistemas de cifrado más modernos.
En consecuencia, la comunidad del cifrado cambió su preferencia por AES a principios de la década de 2000 debido a su mayor seguridad, lo que hizo que 3DES quedara gradualmente obsoleto en las prácticas contemporáneas de cifrado de datos.
Estándar de cifrado avanzado (AES)
El Advanced Encryption Standard (AES) llegó en 2001 como sustituto del vetusto estándar DES. Superó una rigurosa competición en la que participaron distintos métodos de cifrado para identificar un estándar sólido y adecuado para diversas aplicaciones. Rijndael, un cifrado por bloques de clave simétrica, resultó ganador y se convirtió en la base de AES.
El cifrado AES ofrece distintos niveles de seguridad en función de la longitud de la clave de cifrado, con claves de 128, 192 y 256 bits. La clave de 128 bits es adecuada para la mayoría de las aplicaciones. Las claves de 192 y 256 bits ofrecen una seguridad aún mayor, por lo que son ideales para la protección de datos más sensibles y críticos.
En la actualidad, el algoritmo simétrico AES protege diversas aplicaciones y sistemas, desde la seguridad de las comunicaciones de datos sensibles a través de Internet hasta el cifrado de información confidencial almacenada. Su combinación de seguridad y eficacia lo ha convertido en la piedra angular de los métodos modernos de cifrado, garantizando la confidencialidad e integridad de los datos, desde las transacciones de comercio electrónico hasta la transmisión segura de datos sensibles.
Blowfish
Blowfish es un método de cifrado simétrico por bloques diseñado por Bruce Schneier en 1993. Ganó popularidad por su sencillez, velocidad y funciones de seguridad. Blowfish es adecuado para aplicaciones que requieren un cifrado y descifrado rápidos, como la protección de datos en unidades de disco o las comunicaciones en red.
La flexibilidad del algoritmo para adaptarse a tamaños de clave oscila entre 32 y 448 bits. Aunque Blowfish ha demostrado una seguridad sólida a lo largo de los años, su menor tamaño de bloque es una vulnerabilidad potencial en algunos casos.
En el panorama actual, en el que existen algoritmos de cifrado más avanzados con bloques de mayor tamaño, el limitado tamaño de bloque de Blowfish puede considerarse una limitación para algunas aplicaciones críticas para la seguridad. Como resultado, otros algoritmos como AES han ganado reputación por su mayor adopción en entornos de alta seguridad.
Twofish
Twofish es el sucesor de Blowfish. Es un algoritmo de cifrado por bloques de clave simétrica desarrollado a finales de los años 90 y conocido por sus características de seguridad. Admite tamaños de clave de 128, 192 y 256 bits, lo que ofrece diversas opciones de seguridad. Su tamaño de bloque de 128 bits es mayor que el de Blowfish, lo que ofrece mayor seguridad.
Twofish también emplea una técnica de blanqueamiento de claves muy reconocida, que lo hace más resistente a ataques específicos. Su seguridad y adaptabilidad lo han convertido en una opción atractiva para diversas aplicaciones de cifrado, especialmente cuando los usuarios necesitan encontrar un equilibrio entre seguridad y rendimiento.
Aunque Twofish es un método de cifrado sólido con muchos puntos fuertes, su adopción sigue siendo limitada debido a su implementación relativamente compleja en comparación con alternativas más sencillas como el cifrado AES.
Cifrado con preservación del formato (FPE)
El cifrado con preservación del formato (FPE ) es una técnica que cifra los datos preservando su formato original, como números de tarjetas de crédito, fechas o números de la seguridad social. FPE se utiliza en sectores como el financiero y el sanitario para mantener la integridad del formato de los datos durante el cifrado, lo que lo hace compatible con los sistemas y procesos existentes.
A diferencia de los métodos tradicionales de cifrado de datos, que a menudo producen textos cifrados con formatos más largos o significativamente alterados, FPE garantiza que la información cifrada conserve el mismo tipo de datos, longitud y características estructurales.
FPE protege datos sensibles como los números de historia clínica o las fechas de nacimiento, manteniendo el mismo formato para una integración perfecta con los historiales médicos electrónicos.
Hablemos ahora de los distintos tipos de algoritmos de cifrado asimétrico.
Algoritmos de cifrado asimétrico
Como ya sabes, en el cifrado asimétrico utilizamos dos claves. La clave pública la conoce todo el mundo, mientras que la privada se mantiene en secreto. La clave privada es la única que puede descifrar los mensajes cifrados con la clave pública.
El cifrado asimétrico es más lento que el simétrico porque implica operaciones matemáticas más intrincadas para cifrar y descifrar datos utilizando dos claves distintas. Este último utiliza una sola clave para cifrar y descifrar los datos, lo que agiliza el proceso.
Estos son los métodos de cifrado asimétrico más comunes:
Rivest Shamir Adleman (RSA)
Rivest Shamir Adleman (RSA) es un algoritmo de cifrado asimétrico creado por Ron Rivest, Adi Shamir y Leonard Adleman en 1977. Forma parte integral de los protocolos SSL/TLS, que garantizan la transmisión segura de datos en Internet.
RSA destaca en el cifrado seguro de datos y las firmas digitales. Es ampliamente adoptado y compatible. Sin embargo, requiere aumentos periódicos del tamaño de las claves debido al avance de la potencia de cálculo, y la gestión de claves es crucial para la seguridad.
La seguridad de RSA se basa en la dificultad de factorizar números grandes, y los futuros ordenadores cuánticos pueden suponer una amenaza. Una gestión inadecuada de las claves también puede provocar infracciones.
Criptografía de curva elíptica (ECC)
La Criptografía de Curva Elíptica (ECC ) es un método de cifrado asimétrico que se diferencia de otras técnicas de cifrado de datos porque no se basa en problemas de grandes números. En su lugar, utiliza las matemáticas de las curvas.
ECC ofrece importantes ventajas, sobre todo en entornos con recursos limitados. A diferencia de los métodos tradicionales como el cifrado RSA, proporciona una gran seguridad con longitudes de clave mucho más cortas en comparación con
Dado que es más eficiente para el cálculo y el ancho de banda, ECC es ideal para dispositivos con potencia de procesamiento y memoria limitadas, como teléfonos móviles y dispositivos IoT.
Diffie-Hellman
El algoritmo Diffie-Hellman, creado por Diffie y Hellman en 1976, permite a dos partes crear un secreto compartido a través de un canal no seguro. Acuerdan números primos, calculan claves públicas y las utilizan para obtener un secreto compartido para una comunicación segura sin transmitirlo por un canal no seguro.
Entre los principales casos de uso de Diffie-Hellman se incluye el establecimiento de canales seguros en comunicaciones cifradas, como SSL/TLS, que protege la transmisión de datos en Internet. Las VPN y las aplicaciones de mensajería también lo utilizan.
Una vulnerabilidad de Diffie-Hellman es el ataque de intermediario. Las estrategias de mitigación incluyen certificados digitales y protocolos como Internet Key Exchange (IKE) para la autenticación. Los números primos largos también refuerzan la seguridad.
Algoritmo de firma digital (DSA)
Ahora, vamos a profundizar en el Algoritmo de Firma Digital (DSA) que se basa en los conceptos discutidos en el subtema anterior.
DSA crea firmas digitales (conocidas como sellos digitales) con claves privadas para la autenticidad de los mensajes. Los destinatarios utilizan claves públicas para verificar estas firmas, lo que garantiza la integridad y el origen del mensaje. A diferencia del cifrado RSA, que se centra en la confidencialidad, el DSA se concentra en la integridad y autenticidad de los datos.
DSA protege los intercambios de correo electrónico, las actualizaciones de software y las firmas digitales en aplicaciones gubernamentales, financieras y centradas en la seguridad. Sus preocupaciones incluyen el riesgo de que la clave privada se vea comprometida y posibles problemas de eficiencia.
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Cuál es el mejor algoritmo de cifrado?
El mejor algoritmo de cifrado depende de su caso de uso y requisitos específicos.
¿Cuál es el mejor algoritmo de cifrado simétrico?
El mejor algoritmo de cifrado simétrico es AES, ampliamente reconocido por su seguridad, velocidad y adopción.
¿Cuál es el mejor algoritmo de cifrado asimétrico?
La mejor técnica de cifrado asimétrico es RSA, conocida por su gran seguridad y versatilidad en tareas como el intercambio seguro de claves y las firmas digitales.
¿Cuál es el algoritmo de cifrado más seguro?
El algoritmo de cifrado más potente es AES-256 cuando se aplica correctamente.
¿Cuál es el algoritmo de cifrado más rápido?
El algoritmo Blowfish es más rápido que otros algoritmos.
Conclusión
Como conclusión de este artículo, a estas alturas ya deberías comprender los conceptos básicos del cifrado y cómo funciona. Recuerda que existen dos tipos principales de cifrado: simétrico y asimétrico.
Podemos asegurar los datos con algoritmos de cifrado como AES, RSA y DES para obtener la protección más sólida y eficaz. Además, podemos combinar distintos métodos de cifrado de datos para lograr resultados aún mejores.
¿Sabía que, según una encuesta reciente, al 71% de las personas les preocupa su privacidad en Internet? La importancia de salvaguardar los datos sensibles nunca ha sido mayor.
Desde el software de gestión segura de la nube hasta la seguridad de las comunicaciones web y el cifrado de archivos y carpetas, proteger los datos confidenciales es deber de todos los participantes en línea.
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