Dentro del enorme flujo de información que caracteriza nuestra era digital, la preservación de la confidencialidad es elemental para salvaguardar datos sensibles y asegurar la integridad de sistemas informáticos.
Dos pilares fundamentales en esta misión son los métodos de cifrado simétrico y asimétrico. Estas técnicas, aunque distintas en su enfoque, comparten el objetivo primordial de proteger la información contra miradas no autorizadas.
El cifrado simétrico, caracterizado por su simplicidad, y el cifrado asimétrico, con su enfoque más complejo pero versátil, son herramientas cruciales en el arsenal de la seguridad de la información.
Definición y principios del cifrado simétrico y asimétrico
A continuación, analizaremos las principales características del cifrado simétrico y asimétrico.
Cifrado simétrico
El cifrado simétrico, en su esencia, se basa en la utilización de una única clave para tanto el proceso de cifrado como el de descifrado.
La relación entre la información original y su forma cifrada se lleva a cabo de manera eficiente, ya que ambas operaciones comparten la misma clave secreta.
Importancia de la clave compartida
Este método, aunque directo, demanda una gestión meticulosa de la clave compartida, debido a que si llega a manos no deseadas podría desvelar todo el contenido cifrado.
La premisa básica del cifrado simétrico es la confianza en la confidencialidad de la clave compartida, un delicado equilibrio que requiere medidas adicionales para su resguardo.
La simplicidad del proceso, sin embargo, lo convierte en una elección robusta para aplicaciones donde la eficiencia y el rendimiento son prioridades.
Cifrado asimétrico
En contraste, el cifrado asimétrico da un giro innovador al introducir un par de claves interconectadas, pero funcionalmente distintas: una clave pública y una privada.
Este tipo de cifrado de la información se ha convertido en un pilar esencial para la seguridad en comunicaciones digitales, aunque su implementación requiere más recursos computacionales en comparación con su contraparte simétrica.
Dualidad de claves
La clave pública, como su nombre indica, es compartida libremente, mientras que la clave privada se mantiene cuidadosamente guardada.
Esta dualidad permite que la información cifrada con la clave pública sólo pueda ser descifrada por la correspondiente clave privada, y viceversa.
La fortaleza del cifrado asimétrico radica en su capacidad para proporcionar autenticidad y confidencialidad sin la necesidad de compartir claves secretas entre las partes comunicantes.
Principales diferencias entre cifrado simétrico y asimétrico
Como hemos visto hasta ahora, las diferencias entre estos tipos de cifrado tienen que ver con los tipos de claves que utilizan, así como también con los proyectos en donde conviene utilizarlos.
Otras de las principales diferencias son las siguientes:
Claves utilizadas
Por un lado, en el cifrado simétrico se utiliza una única clave para ambos procesos de cifrado y descifrado.
Por otro lado, en el cifrado asimétrico se emplean un par de claves, una pública y una privada, interrelacionadas pero distintas.
Gestión de claves
La gestión de claves es diferente y varía según el tipo de cifrado que se elija.
En el caso del simétrico, se requiere una cuidadosa gestión de la clave compartida entre las partes involucradas, mientras que en el asimétrico la clave pública se comparte abiertamente y la clave privada se mantiene en secreto, simplificando la gestión de claves.
En términos de seguridad, el cifrado simétrico es considerado menos seguro, justamente por la existencia de una única clave secreta para codificar y decodificar el mensaje.
Eficiencia computacional
Tal como hemos marcado cuando hablamos de las aplicaciones prácticas de cada tipo de cifrado, el simétrico, en comparación al asimétrico, es computacionalmente más eficiente, lo que lo hace ideal para grandes volúmenes de datos.
El asimétrico, en cambio, requiere más recursos computacionales debido a la complejidad del proceso de cifrado y descifrado, siendo más adecuado para operaciones críticas de seguridad.
Aplicaciones prácticas
Aplicación práctica del cifrado simétrico
El cifrado simétrico encuentra su lugar en escenarios donde la eficiencia y la velocidad son cruciales.
Es ampliamente utilizado en comunicaciones seguras a nivel local, como la encriptación de archivos, bases de datos y conexiones de red.
Además, su implementación es común en sistemas que manejan grandes volúmenes de datos, garantizando la confidencialidad sin sacrificar el rendimiento.
Aplicación práctica del cifrado asimétrico
El cifrado asimétrico se destaca en entornos donde la autenticidad y la confidencialidad son prioritarias.
Su uso es fundamental en la seguridad de la comunicación en línea, como en la autenticación de usuarios y la protección de transacciones financieras.
Además, es la columna vertebral de la infraestructura de claves públicas (PKI), utilizada para firmar digitalmente documentos y garantizar la integridad de la información en un mundo digital globalizado.
Algoritmos de cifrado asimétricos
Los algoritmos asimétricos utilizan dos claves interdependientes, una para cifrar los datos y otra para descifrarlos. Esta interdependencia proporciona una serie de características diferentes, siendo probablemente la más importante su uso en firmas digitales, que se utilizan, entre otras cosas, para garantizar que un mensaje ha sido creado por una entidad concreta, o para autenticar sistemas o usuarios remotos.
Algoritmo asimétrico RSA
El algoritmo asimétrico RSA (Rivest, Shamir y Adleman) se utiliza ampliamente en protocolos de comercio electrónico como SSL, y se considera seguro suponiendo que se proporcionen claves suficientemente largas y se utilicen implementaciones actualizadas.
Dado que RSA es mucho más lento que el cifrado simétrico, lo que suele ocurrir es que los datos se cifran con un algoritmo simétrico y, a continuación, la clave simétrica, comparativamente corta, se cifra con RSA. Esto permite que la clave necesaria para descifrar los datos se envíe de forma segura a otras partes, junto con los datos cifrados mediante el método simétrico.
Función hash
La función hash criptográfica tiene un papel bastante diferente al de los otros algoritmos de cifrado. Se utiliza para devolver un valor basado en una cierta cantidad de datos, como un archivo o un mensaje. Cualquier cambio accidental o intencionado en los datos modificará este valor hash.
Un buen algoritmo hash debería hacer imposible crear una entrada inicial que produzca un valor hash específico, o permitir que la entrada original se calcule a partir del valor hash. MD5 y SHA-1 han sido algoritmos hash ampliamente utilizados, pero actualmente se consideran débiles y están siendo sustituidos por SHA-224, SHA-256, SHA-384 o SHA-512, a veces denominados colectivamente SHA-2.
Incluso Microsoft anunció en 2005 que prohibía a los desarrolladores utilizar DES, MD4, MD5 y, en algunos casos, los algoritmos de cifrado SHA-1, en cualquier capacidad. Aunque todavía no se ha informado de ataques a variantes de SHA-2, son algorítmicamente similares a SHA-1, por lo que en los próximos años se seleccionará un nuevo estándar de hash, SHA-3, similar a AES.
Desafíos y consideraciones en la implementación de cifrado simétrico y asimétrico
Tanto el cifrado simétrico como el asimétrico son muy efectivos para resguardar datos sensibles en diferentes contextos. Sin embargo, hay ciertas cuestiones a tener en cuenta en los que respecta a la seguridad.
Gestión de clave simétrica
Quizá uno de los mayores desafíos en la implementación del cifrado simétrico tenga que ver con la distribución segura de claves entre las partes involucradas.
Para esto, se requiere un sistema robusto para gestionar y actualizar las claves compartidas sin comprometer la seguridad.
Recordemos que si se filtra la clave simétrica se revela toda la información cifrada. Por ello, es importante una estrategia sólida para proteger la clave compartida y mitigar los riesgos asociados.
Posibles ataques (hombre en el medio)
En el caso del cifrado asimétrico, existe una vulnerabilidad potencial a ataques de “hombre en el medio” que puede llegar a ser un problema si no se toman los recaudos necesarios.
Un ataque MITM (Man in the Middle) podría apuntar a interceptar las claves de cifrado o modificar la información cifrada mientras se transmite entre las partes.
Para mitigar este tipo de amenaza, se utilizan técnicas como el cifrado de extremo a extremo y la autenticación mediante certificados digitales, especialmente en lo que respecta al cifrado asimétrico.
Estas medidas buscan asegurar que la información solo sea accesible para las partes autorizadas y garantizar la autenticidad de las comunicaciones.
Contribución del cifrado simétrico y asimétrico a la protección de datos sensibles
Ambos tipos de cifrado son importantes y muy efectivos para proteger datos sensibles.
El cifrado simétrico contribuye eficientemente a la protección de datos sensibles mediante la utilización de una única clave para cifrar y descifrar, asegurando la confidencialidad en operaciones que demandan rapidez y eficiencia.
Por su parte, el cifrado asimétrico aporta a la protección de datos sensibles al ofrecer una capa adicional de seguridad, garantizando autenticidad y confidencialidad sin la necesidad de compartir claves, siendo esencial en entornos donde la seguridad en la comunicación global es prioritaria.
Evolución y tendencias futuras en el uso de cifrado simétrico y asimétrico en comunicaciones seguras
La era digital ha convertido la encriptación en una operación relativamente simple.
Las herramientas de cifrado están cada vez más presentes, aportando ofertas tecnológicas para entidades, organismos y empresas de todos los tamaños.
En ese sentido, surge la criptografía con inteligencia artificial como una nueva forma de criptografía.
Esta contribución de la inteligencia artificial es fundamental para el análisis predictivo de amenazas y para una considerable mejora de los protocolos de autenticación.
Artículo publicado originalmente en 24 Feb 2023
