¿Qué es la criptografía de clave simétrica?
La criptografía de clave simétrica o cifrado simétrico es un tipo de esquema de cifrado que utiliza la misma clave para cifrar y descifrar mensajes. Este método de codificación de información se ha utilizado ampliamente en las últimas décadas para facilitar las comunicaciones secretas entre gobiernos y militares. Hoy en día, los algoritmos de clave simétrica se utilizan ampliamente en muchos tipos de sistemas informáticos para mejorar la seguridad de los datos.
¿Cómo funciona el cifrado simétrico?
Los esquemas de cifrado simétrico se basan en que dos o más usuarios compartan una clave. La misma clave se utiliza para cifrar y descifrar lo que se llama texto sin formato (que representa el mensaje o el dato codificado). El proceso de cifrado implica ejecutar el texto sin formato (entrada) a través de un algoritmo de cifrado llamado cifrado, que producirá un texto cifrado (salida).
Si el esquema de cifrado es lo suficientemente fuerte, la única forma de que alguien lea o acceda a la información contenida en el texto cifrado es utilizar la clave para descifrarlo. Este proceso de descifrado generalmente convierte el texto cifrado nuevamente en texto sin formato.
La seguridad de un sistema de cifrado simétrico se basa en lo difícil que resulta adivinar aleatoriamente el par de claves si se quiere abrirlo por la fuerza. Por ejemplo, una computadora general tardaría miles de millones de años en adivinar una clave de 128 bits. Cuanto más larga sea la clave de cifrado, más difícil será desbloquearla. Las claves con una longitud de 256 bits generalmente se consideran altamente seguras y teóricamente resistentes a los ataques de fuerza bruta de las computadoras cuánticas.
Dos esquemas de cifrado simétrico que se utilizan habitualmente en la actualidad son los cifrados de bloque y de flujo. Los cifrados de bloques combinan datos en bloques de un tamaño predeterminado y cada bloque se cifra utilizando un par de claves y un algoritmo de cifrado (ejemplo: el texto sin formato de 128 bits se cifra en texto cifrado de 128 bits). Por otro lado, los cifrados de flujo no cifran datos de texto sin formato en bloques, sino en incrementos de 1 bit (el texto sin formato de 1 bit se cifra en texto cifrado de 1 bit uno por uno).
Cifrado simétrico versus asimétrico
El cifrado simétrico es uno de los dos métodos principales de cifrado de datos en los sistemas informáticos modernos. Otro cifrado asimétrico, a menudo denominado criptografía de clave pública. La principal diferencia entre estos dos métodos es el hecho de que el sistema asimétrico utiliza dos claves en comparación con lo que utiliza el esquema simétrico. Una clave se puede compartir públicamente (clave pública), mientras que la otra clave debe mantenerse privada (clave privada).
El uso de dos claves en lugar de una sola proporciona una variante funcional diferente entre el cifrado simétrico y asimétrico. Los algoritmos asimétricos son más complejos y más lentos que los algoritmos simétricos.
Su uso en sistemas computarizados modernos.
Los algoritmos de cifrado simétrico se utilizan en muchos sistemas informáticos modernos para aumentar la seguridad de los datos y la privacidad del usuario. El estándar de cifrado avanzado (AES), que se utiliza ampliamente en la seguridad de las aplicaciones de mensajería y el almacenamiento en la nube, es un excelente ejemplo de cifrado simétrico.
Además, además de la implementación del software, AES también se puede implementar directamente en el hardware de la computadora. Los esquemas de cifrado simétrico basados en hardware suelen afectar a AES 256, que es una variante específica del estándar de cifrado avanzado que tiene un tamaño de clave de 256 bits.
Es importante recordar que la cadena de bloques de Bitcoin no utiliza cifrado como creen muchos de sus usuarios. Sin embargo, utiliza un algoritmo de firma digital (DSA) específico conocido como algoritmo de firma digital de curva elíptica (ECDSA) que genera firmas digitales sin utilizar cifrado.
Un punto de confusión a este respecto es que ECDSA se basa en una criptografía de curva elíptica (ECC), que a su vez se puede aplicar a varias tareas, incluido el cifrado, las firmas digitales y un generador pseudoaleatorio. Sin embargo, la propia ECDSA no se utiliza para el cifrado en absoluto.
Ventajas y desventajas
Los algoritmos simétricos proporcionan un nivel de seguridad bastante alto y al mismo tiempo permiten cifrar y descifrar un mensaje rápidamente. La simplicidad de los sistemas simétricos también proporciona comodidad en términos de logística, ya que requieren menos potencia informática en comparación con los asimétricos. Además, la seguridad proporcionada por el cifrado simétrico se puede ampliar simplemente aumentando la longitud de la clave. Por cada bit añadido a la longitud de la clave simétrica, la dificultad de romper el cifrado con un ataque de fuerza bruta aumenta enormemente.
Aunque el cifrado asimétrico ofrece muchos beneficios, tiene un gran inconveniente asociado: la forma en que transmite las claves utilizadas para el cifrado y descifrado de datos. Cuando dichas claves se comparten a través de conexiones no seguras, son muy vulnerables a la interceptación por parte de terceros malintencionados. Si un usuario no autorizado obtiene acceso a una clave simétrica, la seguridad de los datos cifrados con esa clave se verá comprometida. Para resolver este problema, muchos protocolos de sitios web utilizan una combinación de cifrado simétrico y asimétrico para crear una conexión segura. El ejemplo más importante de este sistema híbrido es el protocolo de criptografía Transport Layer Security (TLS), que se utiliza ampliamente en la Internet moderna.
También es importante recordar que cualquier tipo de cifrado informático puede ser vulnerable a ataques si se utiliza de forma inadecuada. Aunque una clave lo suficientemente larga puede hacer que un ataque de fuerza bruta sea matemáticamente imposible, los errores de implementación cometidos por los programadores a menudo hacen de esta debilidad un punto de entrada para los ataques cibernéticos.
Conclusión
Gracias a su velocidad, simplicidad y seguridad, el cifrado simétrico se usa ampliamente en aplicaciones que van desde monitorear el tráfico de Internet hasta proteger los datos almacenados en servidores en la nube. Si bien se utiliza a menudo junto con el cifrado simétrico para resolver el problema de poder transferir claves de forma segura, los esquemas de cifrado simétrico siguen siendo un componente crítico en la seguridad informática moderna.