Las matemáticas son públicas. El algoritmo está disponible públicamente. Sin embargo, puedes hacer que los mensajes entre dos personas sean completamente privados. ¿cómo? Comparten una clave.
Ésta es la esencia del cifrado simétrico.
Esto se denomina “simétrico” porque tanto el emisor como el receptor tienen exactamente el mismo nivel de acceso. Todos tienen llaves. Si la otra parte lo pierde, la puerta del mensaje queda bloqueada permanentemente. Una vez que un atacante lo tiene, está abierto a cualquiera.
De opciones antiguas a estándares modernos
Esta no es una tecnología nueva. Sus raíces se remontan a la antigüedad.
Pensemos en el cifrado César. Mueve los caracteres en un número determinado. O la plaza Polibio. Une las marcas con las coordenadas. En ese momento, la seguridad dependía de mantener los métodos en secreto. Si el enemigo no puede codificar el texto, no podrá leerlo.
Este enfoque fracasó.
El cifrado moderno invierte este script. Deja de ocultar algoritmos y comienza a ocultar tus claves. Esto es consistente con el principio de Kerckhoff establecido en el siglo XIX. Dice que un sistema criptográfico debe ser seguro aunque toda la información sobre el sistema (excepto la clave) sea de conocimiento público.
Este algoritmo podría publicarse en libros de texto. Los detalles están disponibles en el código fuente abierto. Mientras la clave se mantenga en secreto, el intercambio seguirá siendo secreto.
El cifrado simétrico divide los datos en dos conjuntos principales.
- Cifrados de bloque : estos procesan datos en bloques de tamaño fijo. AES (Estándar de cifrado avanzado) es el rey aquí. Procesa bloques de bits y los cifra en texto cifrado.
- Cifrados de flujo : procesan datos como un flujo continuo. RC4 es un ejemplo común, pero ha tenido problemas en los últimos años.
El propósito de estos algoritmos es perturbar y difundir. Los ataques estadísticos fallan porque codifican completamente los datos. Los patrones están ocultos. No puedes adivinar la clave sin probar todas las combinaciones posibles.
DES (Estándar de cifrado de datos) Hubo un intento de formalizar esto en la década de 1970. Este es el primer estándar internacional importante. Sin embargo, las computadoras son cada vez más rápidas. Las claves DES de 56 bits son vulnerables a ataques de fuerza bruta. Reemplazado por AES en 2001. ¿Cuál es la lección? La seguridad es un objeto en constante movimiento.
Problema de distribución de claves
Todo el sistema depende de este secreto compartido.
El cifrado es inútil si una persona no autorizada obtiene la clave. La seguridad ha colapsado. Esto nos lleva a la parte más difícil del cifrado simétrico: obtener de forma segura las claves de ambas partes.
Protocolos como Diffie-Hellman pueden ayudar con esto. Pero técnicamente se trata de una técnica de cifrado asimétrica. En la práctica, estos conceptos suelen confundirse. Utilizamos un enfoque asimétrico para intercambiar claves simétricas de forma segura. Una vez intercambiadas las claves, pasamos al cifrado simétrico para la transferencia de datos real.
¿Por qué? velocidad.
El cifrado simétrico es computacionalmente más barato. Procesa datos muy rápidamente. El cifrado asimétrico es pesado. Demasiado lento para archivos grandes o streaming. Por tanto, puedes utilizar un método rápido para realizar trabajos masivos.
Pero hay un problema.
A medida que aumenta el número de usuarios, la gestión de claves se convierte en una pesadilla logística. Este es un problema clave de distribución.
Si Alice quiere enviarle un mensaje a Bob, necesita la clave única de Bob. Si aún quieres enviarle un mensaje a Charlie, necesitarás otra clave. Para un conjunto de n individuos, necesita n(n-1)/2 claves únicas. El número de claves ha crecido exponencialmente.
Por eso el cifrado simétrico es tan eficaz en grupos cerrados. Los bancos lo utilizan. Las redes militares lo utilizan. Estos grupos son pequeños o tienen sistemas centralizados para gestionar el caos de la generación y circulación de claves. No se construyó sin el apoyo de una red abierta.
Longitud de clave y resistencia a la fuerza bruta
No todas las claves son iguales.
La longitud de la clave determina cuánto tiempo le toma a un atacante adivinar la clave. Esta es la resistencia a la fuerza bruta. Prueban todas las combinaciones hasta que aciertan.
Los equipos modernos especializados pueden descifrar las claves de 56 bits utilizadas en DES en cuestión de horas. Está desactualizado.
Las claves de 128 bits brindan una sólida protección. Resiste la potencia informática actual. Aunque las claves de 256 bits son demasiado grandes para la mayoría de las aplicaciones, proporcionan seguridad en el futuro.
Es necesario actualizar los parámetros. La potencia informática mejora. Degradación del algoritmo. Apegarse a los viejos estándares no le detendrá. eres vulnerable.
La ventaja del cifrado simétrico es su eficiencia. La culpa la tiene su logística. El aumento de velocidad se produce a expensas de una gestión de claves más compleja.
Esto es un trueque. No puedes dominarlo todo. Existen herramientas para desarrollar la seguridad, pero usted mismo debe ensamblar las piezas.
Por qué el cifrado simétrico todavía funciona en línea
El cifrado asimétrico maneja el protocolo de enlace. Es muy lento. Es muy pesado. Pero esto resuelve el problema de confiabilidad original. Una vez establecida la sesión, comienza el trabajo real. Aquí es donde entra en juego el cifrado simétrico.
No aparece en la barra del navegador. El nombre del algoritmo no se muestra. Pero está ahí. TLS negocia claves simétricas temporales cada vez que se carga una página a través de HTTPS. Se ha renovado la infraestructura de clave pública. Las claves simétricas son responsables del envío. Maneja grandes cantidades de datos a velocidad de línea. Gracias a este modelo híbrido, las videollamadas no se congelarán y los envíos de formularios en línea no se retrasarán ni 5 segundos. Equilibre la seguridad y el rendimiento.
La honestidad y la confidencialidad son igualmente importantes
El cifrado oculta cosas. Esto no prueba que no haya sido manipulado. Aquí es donde entran en juego los códigos MAC (códigos de autenticación de mensajes).
Las MAC utilizan la misma clave compartida. El remitente crea una etiqueta. El destinatario lo comprobará. Si se cambia aunque sea un bit del mensaje, la etiqueta fallará. El destinatario sabe que los datos han sido dañados o manipulados. Esta es una capa importante. El mero secreto no es suficiente. Debe asegurarse de recibir exactamente lo que envió.
Dolor de cabeza en la gestión de claves
El cifrado simétrico es rápido. Pero tiene debilidades obvias. Problema de distribución de claves.
Si Alice y Bob comparten una clave privada, es segura. ¿Agregar a Charlie a la mezcla? Ahora necesitas tres llaves. ¿Quieres agregar un millón de usuarios? El número de claves aumenta exponencialmente. Gestionar este ciclo (producción, distribución, circulación, recogida) es una pesadilla logística. Si una clave está comprometida, todo el canal está comprometido.
Las organizaciones suelen fracasar en este ámbito. La clave está codificada en el script. Las claves antiguas permanecen en la base de datos mucho después de que caducan. Requiere disciplina militar. Sin esto, incluso los algoritmos más potentes del mundo son inútiles porque la persona equivocada se apodera de las claves.
Sombra cuántica
El hardware está en constante evolución. La ley de Moore se está desacelerando, pero la especialización se está acelerando. Ingrese a la computación cuántica.
El algoritmo de Shor amenaza a RSA y ECC. Sin embargo, los algoritmos simétricos son más flexibles. El algoritmo de Grover reduce efectivamente la fuerza de la clave a la mitad. Las claves de 128 bits son tan seguras contra los atacantes cuánticos como las de 64 bits. Las claves de 256 bits siguen siendo duraderas. Así que cambiamos a AES-256 y mantuvimos las claves más largas en modo simétrico. Esto no es pánico. Esta es una transición planificada.
El futuro de los secretos compartidos
La investigación nunca termina. Se están probando nuevas primitivas simétricas. ChaCha20 supera a AES en entornos móviles. Más rápido en dispositivos sin aceleración de hardware. Implementar la seguridad de la información se vuelve más fácil.
El objetivo es claro. Confidencial. arriba. Elástico. eficiencia. Adaptación del protocolo. Los algoritmos están en constante evolución. Se fortalecen las prácticas clave de gestión. Internet nunca termina. Solo ten más cuidado.
