Criptografía: Fundamentos y Seguridad

Criptografía

• La criptografía transforma un documento original en uno cifrado ilegible directamente.
• El destinatario aplica un algoritmo para recuperar el documento original.
• Se requiere una clave, un conjunto de valores combinados con el documento original según el algoritmo, para generar el documento cifrado.
• Solo con el documento cifrado, no se puede deducir ni el documento original ni la clave.
• Las claves son combinaciones de símbolos como letras, números y signos de puntuación.
• Para proteger la clave contra ataques de fuerza bruta o de diccionario, se recomienda:
  • Usar claves largas.
  • Cambiar la clave regularmente.
  • Emplear todos los tipos de caracteres posibles.
  • Evitar palabras fáciles de identificar.
  • Detectar e informar intentos fallidos repetidos en poco tiempo.
• La función HASH es un algoritmo matemático que transforma datos de cualquier tamaño en una serie de caracteres de longitud fija.
• Independientemente de la longitud de los datos de entrada, el valor hash de salida siempre tiene la misma longitud.
• Las dos técnicas más sencillas de cifrado son:
  • Sustitución: Cambia el significado de los elementos básicos del mensaje (letras, dígitos o símbolos) como el Cifrado de Polibios.
  • Transposición: Reordena los elementos básicos sin modificarlos, como la Escítala.

Algoritmo Simétrico

• Las partes deben acordar de antemano la clave única a utilizar.
• La seguridad depende de la clave, no del algoritmo, cuyos principios son generalmente conocidos.
• Sin la clave, no se puede descifrar el mensaje.
• Posee una clave única para cifrar y descifrar, compartida por emisor y receptor.
• Tiene alta velocidad y baja complejidad computacional, ideal para grandes volúmenes de información.
• Requiere métodos seguros para distribuir las claves compartidas.
• Es vulnerable en el intercambio de claves.
• Garantiza la Confidencialidad, pero no la Integridad, Disponibilidad, Autenticación y No Repudio.
• Ejemplos comunes incluyen AES, DES y Blowfish.

Algoritmo Asimétrico

• Usa un par de claves creadas conjuntamente: una pública y una privada.
• La clave pública se comparte abiertamente, mientras que la privada se mantiene en secreto.
• Los datos cifrados con la clave pública solo se descifran con la privada, y viceversa.
• Ofrece seguridad en el intercambio de claves, ya que la pública se comparte libremente.
• Implica una mayor carga computacional, siendo más lento y requiriendo más recursos.
• Se usa para la comprobación de identidad e intercambio de claves, no para cifrar grandes volúmenes de datos.
• Implementa Confidencialidad, Integridad, Autenticación y No Repudio, pero no Disponibilidad.
• Ejemplos comunes son RSA, DSA y ECC.

Algoritmo Híbrido

• La mayoría de las aplicaciones usan cifrado híbrido.
• Utiliza criptografía asimétrica (más segura) para intercambiar claves simétricas.
• Criptografía simétrica (más eficiente) para la transmisión de la información.
• Un ejemplo es el protocolo SSH.

Firma Digital

• Asegura que el emisor es quien dice ser.
• Permite al receptor verificar la autenticidad y la integridad de la información.
• Proporciona autenticación, integridad y no repudio en origen.
• El emisor no puede negar haber originado el mensaje firmado.
• Destinada al mismo propósito que una firma manuscrita, pero es imposible de falsificar (a menos que se descubra la clave privada del firmante).
• Es un cifrado del mensaje utilizando la clave privada en lugar de la pública.
• Proceso:
  • El emisor aplica al documento una función hash, generando una huella digital que garantiza la integridad.
  • El documento original (sin cifrar) y la firma digital (el hash cifrado con la clave privada) se envían juntos.
  • La firma digital vincula el documento original con la identidad del emisor.
  • El receptor calcula el hash del documento y descifra la firma digital con la clave pública del emisor.
  • Si ambos hashes coinciden, el documento no ha sido alterado y proviene del firmante legítimo. Si no coinciden, el documento ha sido alterado o la firma es falsa.

Certificado Digital

• También conocido como "Terceras partes de confianza".
• Permite comunicaciones seguras entre máquinas de diferentes empresas.
• La solución es la implementación de una PKI (Infraestructura de Clave Pública).
• Instituciones involucradas:
  • Autoridad de Certificación (CA): Emite y gestiona certificados digitales, verificando la identidad del solicitante antes de emitir el certificado. Ejemplo: FNMT.
  • Autoridad de Registro (RA): En ocasiones, verifica la identidad del solicitante en nombre de la CA. Ejemplo: INSS, comisarías.
  • Autoridad de Validación (VA): Comprueba la validez de certificados digitales emitidos. Usualmente coincide con la CA.
  • Repositorio de Certificados (CR): Base de datos con certificados emitidos y listas de revocación (CRL), accesible para verificar la validez.
  • Lista de Revocación de Certificados (CRL): Gestionada por la CA, informa si un certificado ha sido revocado antes de su expiración.
• Adicionalmente a firmar un fichero, la información complementaria es importante, como: quién firma, para quién, qué usos tiene la clave, fecha de firma, caducidad y algoritmos utilizados.
• Para autenticar una clave pública mediante PKI, se necesitan dos pasos previos:
  • El servidor obtiene la firma de su clave pública por una CA.
  • El cliente posee la clave pública de esa CA en su llavero de claves asimétricas.