Criptografía

Criptografía. Conceptos y Aplicaciones.

Resumen

Este artículo describe algunos de los conceptos fundamentales de la criptografía y el criptoanálisis así como varias técnicas de las más comunes que se utilizan en la práctica. No pretende ser un estudio completo de esta ciencia que cada vez se enriquece más con los aportes teóricos y prácticos que en el mundo se investigan día a día.

Introducción

La Criptografía en términos generales es el arte y la ciencia que estudia las comunicaciones secretas. Específicamente, se ocupa de estudiar los métodos más apropiados para proteger la confidencialidad de la información. Por otra parte, el Criptoanálisis es la rama que se ocupa de descifrar los mensajes ocultos. Los mensajes secretos, creados a través de la criptografía, son llamados Criptogramas o Texto Cifrado (ciphertext). Su principal características es que éstos terminan siendo un conjunto de caracteres (pueden ser dígitos o símbolos), que a ojos de un tercero parecieran no tener ningún sentido, ni orden lógico. 

El proceso para crear mensajes secretos (criptogramas), se llama encriptar o cifrar. El proceso de convertir un mensaje cifrado en su forma original se llama desencriptar o descifrar. Un mensaje que no esté sometido a un proceso de cifrado se le llama texto plano (plaintext).

Una Llave (Key) es una secuencia de digitos que permiten convertir el texto plano en texto cifrado, a través de un algoritmo de encriptamiento. Por lo general se usa la misma llave para encriptar y desencriptar, sin embargo, hay sistemas que usan diversas, garantizando con ello una mayor fiabilidad en ambos procesos.

Un criptoanalista es la persona que, dado un criptograma, trata de descifrar el mensaje que se oculta tras él.

Criptosistemas. Seguridad teórica y práctica

La seguridad teórica de un criptosistema responde a la pregunta: ¿Qué tan seguro es un sistema cuando el criptoanalista enemigo tiene tiempo y recursos computacionales ilimitados para analizar los criptogramas interceptados?. La seguridad práctica responde a: ¿Es un sistema seguro contra un criptoanalista que tiene un límite de tiempo y de poder computacional disponible para su propósito?. No existe ningún sistema que pueda proveer seguridad teórica.

La criptografía clásica viene desde la antigüedad hasta 1949. Su seguridad radica en el desconocimiento del algoritmo utilizado y tiene dos técnicas fundamentales para el cifrado, que son la sustitución y la transposición. La sustitución es establecer una paridad uno a uno entre los caracteres del alfabeto original al del texto cifrado. De esta manera el receptor, si conoce esta relación, logrará descifrar el texto haciendo la operación inversa, es decir asignarle a cada caracter recibido su correspondiente en el alfabeto original. La transposición es la técnica que consiste en variar de orden los caracteres del alfabeto original de tal modo que resulten incomprensibles por un tercero, en este caso el receptor necesita saber cual es el orden del texto para lograr descifrarlo.

La criptografía moderna va desde 1950, hasta nuestros días, su seguridad radica en el desconocimiento de la clave utilizada aunque posiblemente si conozca el algoritmo (o los algoritmos) utilizados.

La transposición de columnas es una de las técnicas de transposición comunes. Se trata de reorganizar los caracteres del mensaje original en n columnas, de forma que el mensaje así escrito se transmite luego por columnas. Cuando se recibe se aplica de nuevo la reordenación para que el mensaje pueda ser desencriptado. La desventaja es que los caracteres se distribuyen de acuerdo al alfabero original.

La confusión se refiere al hecho de que el interceptor de un mensaje no sea capaz de predecir en qué medida el cambiar un carácter del mensaje original alterará el texto cifrado.

La difusión se trata de diseminar el mensaje de entrada a lo largo de la salida, de este modo un atacante debe tener una buena cantidad de datos para poder inferir el algoritmo utilizado.

Ejemplo de Sustitución:

Imaginemos que deseamos encriptar la frase "ENCICLOPEDIACUBANA". Para ello sustituimos cada letra por la letra que se encuentras 2 (dos) posiciones a su derecha en el orden original del alfabeto. Esto es lo que hacemos para encriptar. Sustituiremos A por C, B por D, ..., Z por B. Por supuesto que habría que escribir el alfabeto simulando un circulo.

La palabra encriptada sería: GPEKENQRGFKCEWDCPC

Ejemplo Transposicion:

Escribamos CRIPTOGRAFIA en 3 columnas.

C R I
P T O
G R A
F I A

Ahora solo tenemos que escribir la palabra por columnas CPGFRTRIIOAA. Para descifrar solo tenemos que volver a escribir la palabra en columnas, pero leerlas por filas.

Estos son dos sencillos ejemplos de la aplicación de dos técnicas que no por elementales dejan de ser útiles para encriptar/desencriptar cierta información.

Referencias:

[1] http://reprasol.blogspot.com/2008/09/conceptos-bsicos-de-criptografa.html