La interconexión entre la criptografía y la informática es profunda e intrincada. A medida que navegamos por el mundo digital, la importancia de la criptografía para proteger nuestras interacciones digitales, salvaguardar nuestra privacidad y fortalecer nuestros sistemas es cada vez más evidente.
La criptografía es la base de las comunicaciones seguras, ya sea en el intercambio de correos electrónicos, las conversaciones de WhatsApp o la interacción en plataformas como Instagram. Este artículo desvela el papel crucial de los principios criptográficos en el ámbito de la informática y cómo estos son la base de la seguridad de nuestras comunicaciones digitales.
¿Qué es la criptografía?
En esencia, la criptografía implica la creación de protocolos para garantizar una comunicación segura entre un emisor y un receptor, protegiendo la información de miradas indiscretas. Su origen se encuentra en la palabra griega «kryptos», que se traduce como «oculto». La criptografía, íntimamente ligada al concepto de cifrado, implica la conversión de texto simple en una forma cifrada conocida como texto cifrado y viceversa. Incluso se extiende a la ocultación de información en imágenes mediante técnicas como los micropuntos o la fusión.
La aplicación más extendida de la criptografía en la transmisión de datos digitales es el cifrado y descifrado de correos electrónicos y otros mensajes de texto. La forma más simple emplea el sistema de clave simétrica o secreta, en el que los datos se cifran utilizando una clave secreta. Tanto el mensaje cifrado como la clave secreta se envían luego al receptor para su descifrado.
Sin embargo, el inconveniente es que si un tercero intercepta el mensaje, puede descifrarlo y leerlo. Para combatirlo, los criptólogos desarrollaron el sistema de clave pública o asimétrica, donde cada usuario tiene dos claves: una pública y otra privada. El emisor solicita la clave pública del receptor, cifra el mensaje y lo envía. Solo la clave privada del receptor puede descifrar el mensaje, por lo que el robo es inútil sin la clave privada correspondiente.
Importancia de la criptografía en la informática
El papel de la criptografía en la informática y la seguridad de redes está aumentando y seguirá haciéndolo. Pero ¿por qué es tan crucial?
En el mundo moderno, se procesan enormes cantidades de datos personales a través de criptomonedas, NFT, cadenas de bloques, comercio electrónico, contratos digitales y firmas digitales, todos ellos susceptibles de sufrir vulneraciones. La relevancia de la criptografía se hace evidente cuando consideramos que las vulneraciones de datos pueden provocar pérdidas financieras sustanciales.
El deseo de las personas de mantener seguros sus datos privados es otro factor que subyace a la necesidad de la criptografía en la seguridad de la red, ya que la caída de datos en manos equivocadas podría tener consecuencias desastrosas.
Una de las ventajas más importantes de la criptografía es su capacidad de mantener la confidencialidad de la información mediante claves y algoritmos únicos. Solo las personas que tengan estas claves específicas y los permisos necesarios pueden acceder a los datos transmitidos.
Incluso en caso de una filtración de datos, estos siguen siendo indescifrables a menos que el hacker posea las claves necesarias para desbloquear los datos cifrados. Esto subraya el papel fundamental de la criptografía en la seguridad de la red.
Otro aspecto importante a tener en cuenta es la integridad de la información y los datos protegidos. Mediante el uso de algoritmos hash y conceptos matemáticos, la criptografía garantiza la autenticidad del emisor y del receptor de los datos.
Tipos de criptografía en la seguridad de la información
La necesidad de criptografía en la seguridad de la red ha llevado al surgimiento de varios tipos de criptografía en la seguridad de la información, que pueden clasificarse ampliamente en tres tipos:
Las funciones hash son algoritmos que no necesitan una clave única y calculan el valor con una longitud fija como texto sin formato. Esto hace que el contenido de la información detrás de una función hash sea imposible de recuperar y violar. Las funciones hash se utilizan a menudo para el cifrado de contraseñas en varios sistemas operativos.
La criptografía de clave simétrica es un tipo de criptografía en el que el receptor y el emisor comparten una clave única que se utiliza para cifrar y descifrar mensajes. Si bien es simple y rápido para ambas partes, compartir la clave de forma segura puede suponer un desafío.
La criptografía de clave asimétrica es el último de los tipos generales de criptografía en seguridad de la información. Este tipo de criptografía utiliza un conjunto de dos claves para el cifrado y el descifrado. La clave pública se utiliza para el cifrado y la clave privada para el descifrado.
La importancia de la criptografía en los negocios también es cada vez más reconocida debido a sus numerosas ventajas.
¿Cómo se utiliza la criptografía en la informática para ofrecer aplicaciones en la vida real?
Cadena de bloques
Las cadenas de bloques emplean dos tipos de algoritmos criptográficos: algoritmos de clave asimétrica y funciones hash. Las funciones hash proporcionan una vista única de la cadena de bloques a cada participante. Las cadenas de bloques suelen utilizar el algoritmo hash SHA-256 como función hash.
Las funciones hash criptográficas ofrecen las siguientes ventajas a la cadena de bloques:
Efecto avalancha: una ligera alteración en los datos puede generar un resultado significativamente diferente.
Unicidad: cada entrada produce una salida única.
Determinista: la misma entrada siempre producirá la misma salida cuando pase a través de la función hash.
Velocidad: La salida se genera en muy poco tiempo.
La ingeniería inversa es imposible, es decir, no podemos generar la entrada teniendo la salida y la función hash.
Verificación/Respaldos digitales
La verificación es cualquier proceso que confirme o valide información específica. Un respaldo digital es una técnica criptográfica que se utiliza para verificar muchos de estos aspectos. Un respaldo digital son datos que se derivan del documento en cuestión y de la clave privada del endosante. Por lo general, se formula utilizando una función hash y una función de respaldo privada. Estos son algoritmos que generan caracteres cifrados que contienen información distintiva sobre un documento y sus claves privadas asociadas.
Sellado de tiempo digital
El marcado digital de tiempo es un proceso que verifica la existencia o entrega de un documento o comunicación electrónica en particular en un momento dado. Este método utiliza un modelo criptográfico conocido como esquema de firma ciega. Estos esquemas de firma ciega permiten que el remitente tenga un mensaje reconocido por otra parte sin exponer ningún detalle sobre el mensaje en sí.
El marcado digital del tiempo es similar al envío de una carta certificada por correo postal, pero con una capa adicional de confirmación. Puede demostrar que un destinatario recibió un determinado documento. Los posibles usos se extienden a las solicitudes de patentes, los repositorios de derechos de autor y los contratos. El marcado digital del tiempo es una aplicación vital que acelerará la transición hacia la documentación legal electrónica.
Moneda electrónica/digital
La moneda digital (también conocida como dinero electrónico o e-cash) es un concepto en desarrollo. Abarca las transacciones que se realizan electrónicamente y que dan como resultado la transferencia neta de fondos entre partes, que pueden ser transacciones de débito o crédito, anónimas o identificadas. Existen implementaciones tanto basadas en hardware como en software.
Las aplicaciones no identificadas protegen la identidad del cliente y se basan en esquemas de firma ciega. Los esquemas de gasto identificados revelan la identidad del cliente y se basan en formas más amplias de esquemas de firma. Los esquemas no identificados actúan como la contraparte digital del efectivo físico, mientras que los esquemas identificados son el equivalente digital de una tarjeta de débito o crédito. También existen enfoques híbridos en los que los pagos pueden no ser identificados en relación con el comerciante pero no con el banco o ser anónimos para todos pero aún así rastreables.
En los esquemas de moneda digital, se utiliza el cifrado para proteger los detalles de transacciones tradicionales, como números de cuenta y montos de transacción, los respaldos digitales pueden reemplazar las firmas manuscritas o las autorizaciones de tarjetas de crédito, y el cifrado de clave pública puede garantizar la confidencialidad.
Protección del correo electrónico mediante cifrado y descifrado
El cifrado de correo electrónico funciona como una medida de seguridad que protege el contenido de los correos electrónicos de personas ajenas que podrían estar interesadas en acceder a la información de los participantes en la conversación por correo electrónico. Una vez cifrado, un correo electrónico se vuelve ininteligible para los humanos y solo se puede descifrar para recuperar su forma original utilizando su clave de correo electrónico privada.
El mecanismo empleado para cifrar el correo electrónico se conoce como criptografía de clave pública. A cada persona con una dirección de correo electrónico se le asignan dos claves vinculadas a su dirección, que son necesarias para cifrar y descifrar los correos electrónicos. Una de estas claves es la «clave pública», a la que puede acceder cualquier persona y que se almacena en un servidor de claves vinculado a su nombre y dirección de correo electrónico. La otra es la «clave privada», que se mantiene en secreto y no se comparte con el público.
Durante el proceso de envío, un ordenador cifra el correo electrónico utilizando la clave pública, lo que transforma el contenido del mensaje en un código complejo y casi indescifrable. Sin embargo, esta clave pública no puede descifrar el mensaje enviado, solo puede cifrarlo. El poder de descifrar el correo electrónico y comprender su contenido solo recae en la persona que posee la clave privada correspondiente.
El cifrado de correo electrónico existe en diferentes formas, pero los protocolos estándar incluyen OpenPGP (un cifrado descentralizado basado en un modelo de confianza que es compatible con los clientes de correo electrónico web actuales) y S/MIME (un cifrado integrado en la mayoría de los dispositivos Apple que utiliza una autoridad centralizada para seleccionar el algoritmo de cifrado y el tamaño de la clave). Los servicios de cifrado de correo electrónico se ocupan del cifrado en varias áreas relacionadas:
La conexión entre proveedores de correo electrónico se puede cifrar para evitar que ataques externos intenten interceptar correos electrónicos mientras se transmiten entre servidores.
El contenido del correo electrónico se puede cifrar, lo que garantiza que los correos electrónicos interceptados permanezcan ilegibles para el atacante.
Los correos electrónicos almacenados o archivados dentro de su cliente de correo electrónico también deben estar cifrados para evitar el posible acceso de atacantes a correos electrónicos que no estén en tránsito entre servidores.
Protocolo de cifrado de WhatsApp
WhatsApp utiliza el protocolo de cifrado Signal, que es una combinación de algoritmos criptográficos de clave simétrica y asimétrica. Los algoritmos de clave simétrica garantizan la confidencialidad y la integridad, mientras que los algoritmos criptográficos de clave asimétrica ayudan a lograr otros objetivos de seguridad, como la autenticación y el no repudio.
En la criptografía de clave simétrica, se utiliza una única clave tanto para cifrar como para descifrar los datos. Por el contrario, la criptografía de clave asimétrica utiliza dos claves independientes. Los datos de un usuario, cuando se cifran con su clave pública, solo se pueden descifrar con su clave privada y viceversa.
El algoritmo elegido por WhatsApp se basa en Curve25519. Este algoritmo ganó prominencia a raíz de las preocupaciones sobre la posible manipulación de los parámetros de los estándares P-256 NIST por parte de la NSA para facilitar la vigilancia.
Cifrado de Instagram
Es probable que tus interacciones con Instagram estén protegidas mediante cifrado. Cuando tu teléfono se comunica con Instagram, utiliza SSL/TLS a través del puerto 443 para proteger las solicitudes de los servidores de Instagram y recibe datos a través del mismo flujo cifrado. Esta medida evita que entidades malintencionadas espíen el intercambio entre tú e Instagram.
Conclusión
En esencia, la criptografía es el eje de un mundo digital seguro y confiable, lo que la convierte en una parte indispensable de la ciencia informática. A medida que nos adentramos más en la era digital, la importancia de la criptografía sigue aumentando. Es a través de intercambios de correo electrónico seguros, conversaciones cifradas de WhatsApp e interacciones de Instagram protegidas con SSL/TLS que obtenemos una visión del papel crucial de la criptografía. A medida que avanzamos, comprender y usar eficazmente los sistemas criptográficos será fundamental para mantener nuestra seguridad y privacidad digitales.