Tutorial de criptografía

La información desempeña un papel vital en las operaciones comerciales, gubernamentales y militares, y si cae en manos equivocadas, puede ocasionar pérdidas económicas o consecuencias aún peores. Para garantizar la seguridad de las comunicaciones, las organizaciones utilizan la criptografía para cifrar la información, transformándola en un formato ilegible para humanos y luego revirtiéndola.

En este artículo sobre criptografía y seguridad de redes, aprenderá cómo funciona la criptología y cómo evitar que la información caiga en manos equivocadas.

¿Qué es la criptografía?

La criptografía es el estudio y la aplicación de técnicas que ocultan el verdadero significado de la información transformándola en formatos ilegibles para los humanos y luego revirtiéndola al formato original.

Consideremos un ejemplo. Para enviar “ME ENCANTAN LAS MANZANAS”, se reemplaza cada letra con la tercera letra consecutiva del alfabeto, obteniendo “K NQXG CRRNGU”. Para leerlo, el destinatario retrocede tres letras, como se muestra a continuación.

Convertir información en un formato no legible para humanos se llama cifradoy revertirlo se llama desencriptaciónEl resultado cifrado se conoce como cifra.

El descifrado utiliza una clave secreta conocida únicamente por los destinatarios legítimos. Dado que la clave es necesaria, la comunicación se mantiene segura incluso si un atacante intercepta el cifrado, que carece de sentido sin ella.

Características de la criptografía

Un sistema criptográfico se evalúa según las siguientes características.

Elemento	Qué significa
Algoritmo	El procedimiento matemático publicado que realiza la transformación.
Confidencialidad	Solo quienes posean la clave pueden leer los datos protegidos.
Integrity	Cualquier cambio en los datos es detectable.
Adaptabilidad	El sistema se adapta a diferentes tamaños de llaves y niveles de amenaza.
Interoperabilidad	Diferentes sistemas y proveedores intercambian datos protegidos.
Autenticación	El origen de un mensaje puede comprobarse.
Escalabilidad organizacional	El rendimiento se mantiene estable a medida que aumenta el volumen de datos.
Gestión de claves	Las claves se generan, almacenan, rotan y retiran de forma segura.

Aplicaciones de la Criptografía

Esas características se convierten en servicios cotidianos en los que la gente confía sin darse cuenta.

Aplicación	Cómo se utiliza la criptografía
Encriptación TLS	Protege el tráfico entre un navegador y un sitio web.
Almacenamiento de contraseñas	Almacena hashes con sal en lugar de contraseñas legibles.
Banca en línea	Garantiza la seguridad de las transacciones y verifica el banco.
Criptomonedas	Firma transacciones y vincula bloques con hashes.
Correo electrónico encriptado	Mantiene la privacidad del contenido de los mensajes durante la transmisión y el almacenamiento.
Digifirmas tal	Demuestra la autoría y que el documento no ha sido modificado.
Mensajería segura	Aplica cifrado de extremo a extremo entre dispositivos.
E-commerce	Protege los datos de la tarjeta durante el proceso de pago.

¿Qué es el criptoanálisis?

El criptoanálisis es el arte de descifrar mensajes sin la clave utilizada para cifrarlos. Aplica análisis matemáticos y algoritmos para descifrar códigos y se utiliza tanto para vulnerar sistemas como, con fines defensivos, para medir el nivel de protección que ofrece un algoritmo.

El éxito de un ataque de criptoanálisis depende de:

• Cantidad de tiempo disponible
• Potencia informática disponible
• Capacidad de almacenamiento disponible

A continuación se describen los ataques de criptoanálisis más comunes:

• Ataque de fuerza bruta — prueba todas las combinaciones posibles del texto plano o la clave, cifrando cada una y comparándola con el cifrado original.
• Ataque de diccionario — utiliza una lista de palabras para hacer coincidir el texto plano o la clave. Se utiliza principalmente cuando se intenta descifrar contraseñas cifradas.
• Ataque a la mesa arcoiris — compara el texto cifrado con hashes precalculados para encontrar coincidencias. Añadir un valor aleatorio a cada contraseña almacenada lo invalida.

¿Qué es la criptología?

La criptología es el campo general que combina la criptografía y el criptoanálisis. Ambas partes son importantes: un algoritmo solo se considera fiable una vez que los criptoanalistas han intentado, sin éxito, descifrarlo.

Cifrado Algorithms

Los algoritmos que se muestran a continuación aparecen con frecuencia en trabajos de seguridad. Observe cuáles siguen vigentes y cuáles solo se conservan en sistemas heredados.

• MD5 — abreviatura de Message-Digest 5, produce valores hash de 128 bits. MD5 es una función hash en lugar de cifradoPor lo tanto, no se puede revertir por diseño. No es resistente a colisiones (dos entradas diferentes pueden producir el mismo hash) y no es adecuado para contraseñas ni firmas.
• SHA — abreviatura de Secure Hash Algorithm (Algoritmo de Hash Seguro), esta familia genera representaciones condensadas de un mensaje, llamadas resumen del mensaje:
  • SHA-0Produce valores hash de 160 bits. Fue retirado debido a un fallo importante y reemplazado por SHA-1.
  • SHA-1Produce valores hash de 160 bits. En 2017 se demostró una colisión práctica y el NIST lo prohibió para firmas digitales, así que evítelo.
  • SHA-2: una familia de seis funciones que incluyen SHA-256 y SHA-512, que funcionan con palabras de 32 y 64 bits respectivamente. Ambas siguen estando aprobadas.
  • SHA-3: estandarizado en 2015 y anteriormente conocido como Keccak, utiliza un diseño interno diferente como respaldo para SHA-2.
• AES El Estándar de Cifrado Avanzado (AE) es el cifrado de bloques simétrico que protege la mayoría de los datos en reposo y en tránsito en la actualidad, con claves de 128, 192 y 256 bits. Reemplazó a DES y es el estándar predeterminado para los sistemas nuevos.
• RC4 — un cifrado de flujo que alguna vez fue común en Secure Sockets Layer (SSL) y Wired Equivalent Privacy (WEP). Ambos protocolos están obsoletos, y el RFC 7465 prohibió RC4 en todas las versiones de TLS en 2015. Se conserva aquí como ejemplo didáctico.
• Blowfish — Un cifrado de bloques simétrico con clave, utilizado históricamente para contraseñas y archivos. Su tamaño de bloque de 64 bits convierte a AES en la mejor opción moderna.

De cara al futuro, el NIST publicó en agosto de 2024 sus primeros estándares post-cuánticos: ML-KEM para el intercambio de claves, ML-DSA y SLH-DSA para las firmas, que irán sustituyendo gradualmente a los algoritmos de clave pública actuales.

Actividad de pirateo informático: Cómo crear un cifrado usando CrypTool

En este ejercicio práctico de CrypTool, crearás un cifrado simple con RC4 y luego lo recuperarás mediante un análisis de fuerza bruta, suponiendo que se conoce la clave de 24 bits. El objetivo es demostrar por qué una clave corta y un cifrado roto no ofrecen una protección real.

Creando el cifrado de flujo RC4

Paso 1) Descarga e instala CrypTool.

CrypTool 1 es una herramienta educativa de código abierto para criptología. El desarrollo activo se ha trasladado a CrypTool 2, pero la versión 1.4.42 todavía funciona en Windows y coincide con las pantallas a continuación. Descárguelo desde criptool.org.

Paso 2) Abra CrypTool y reemplace el texto

La frase a cifrar es Nunca subestimes la determinación de un niño que tiene mucho tiempo y poco dineroLa clave es 00 00 00.

• Abra CrypTool 1.

• Reemplaza el texto con la frase anterior.

Paso 3) Cifrar el texto

• Haz clic en el menú Cifrar/Descifrar.

• Seleccione Simétrico (moderno) y luego RC4.

Paso 4) Seleccione la clave de cifrado.

• Seleccione 24 bits como longitud de clave.
• Establezca el valor en 00 00 00.
• Haz clic en Cifrar para generar el cifrado de flujo que aparece a continuación.

Atacar el cifrado de flujo

Paso 5) Iniciar el análisis

• Haz clic en el menú Análisis.

• Seleccione Cifrado simétrico (moderno) y, a continuación, RC4.

• Se parte de la base de que la clave secreta es de 24 bits, así que seleccione 24 bits como longitud de la clave.
• Haga clic en Inicio.

• Nota: El tiempo necesario depende de la capacidad de procesamiento de la máquina utilizada y de la longitud de la clave. Una clave más larga requiere más tiempo, por lo que las claves modernas son de 128 bits o más.

Paso 6) Analizar los resultados

• Cuando finaliza el análisis, las claves candidatas aparecen clasificadas de la siguiente manera.

• Nota: Un valor de entropía más bajo suele indicar el resultado correcto, aunque uno más alto también puede serlo.
• Seleccione la línea que parezca texto coherente y, a continuación, haga clic en Aceptar selección.

Preguntas Frecuentes