Criptografía
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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 Criptograma 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.
Los avances experimentados en los medios de comunicación (entre ellos Internet), han cambiado enormemente nuestra forma de comunicar y de hacer negocios. El comercio electrónico es una realidad y una necesidad cada vez más creciente en la vida de todos. De igual forma lo son el correo electrónico y las videoconferencias por solo poner dos ejemplos. Sin embargo la estructura "abierta" de Internet presenta muchos problemas de seguridad para la transmisión de informaciones reservadas, clasificadas, secretas, confidenciales, etc. La criptografía es un elemento fundamental para una comunicación realmente segura.
Sumario
Definición
Para poder entender la criptografía, es necesario plantear qué tipo de problemas de seguridad resuelve esta: la confidencialidad, la integridad, la autenticación y el no rechazo. La privacidad, se refiere a que la información sólo pueda ser leída por personas autorizadas. Es tal vez la más importante de las metas.
La integridad, se refiere a que la información no pueda ser alterada en el transcurso de ser enviada. La autenticidad, se refiere a que se pueda confirmar que el mensaje recibido haya sido mandado por quien dice lo mando o que el mensaje recibido es el que se esperaba. El no rechazo, se refiere a que no se pueda negar la autoría de un mensaje enviado. Otro de los problemas que se puede desear resolver con la criptografía sería la disponibilidad, se refiere a asegurar que a usuarios legítimos no les sea denegado indebidamente el acceso a recursos e información, aquí no hay manera de asegurar que la información no se pierda. Sin embargo se puede intentar garantizar que una vez recibido el mensaje el receptor legítimo sea capaz de descifrarlo.
Tipos
Criptografía Clásica
La criptografía clásica viene desde la antigüedad hasta 1949. Su seguridad radica en el desconocimiento del algoritmo utilizado. El cifrado de textos es una actividad que ha sido ampliamente usada a lo largo de la historia humana, sobre todo en el campo militar y en aquellos otros en los que es necesario enviar mensajes con información confidencial y sensible a través de medios no seguros. Dos técnicas engloban las manifestaciones más relevantes de la criptografía clásica:
- La sustitución consiste en cambiar los caracteres componentes del mensaje original en otros según una regla determinada de posición natural en el alfabeto.
- La trasposición consiste en cambiar los caracteres componentes del mensaje original en otros según una regla determinada de posición en el orden del mensaje.
Indudablemente, cuanto más complicado sea el mecanismo de cifrado y cuanto más larga sea la llave, más difícil será romper el sistema y obtener el mensaje original para un extraño. Pero más complicado será también para el destinatario del mensaje cifrado realizar las operaciones de descifrado y obtener el mensaje original, por lo que se crea el dilema seguridad / tiempo. Las llaves de cifrado van a ser la base fundamental de los modernos sistemas criptográficos, basados en operaciones matemáticas generalmente muy complejas. Estos sistemas de sustitución y transposición tienen en común que son vulnerables al criptoanálisis.
Criptografía Moderna
Los sistemas criptográficos clásicos presentaban una dificultad en cuanto a la relación complejidad-longitud de la llave / tiempo necesario para cifrar y descifrar el mensaje. En la era moderna esta barrera clásica se rompió, principalmente por los siguientes factores:
- Velocidad de cálculo: con la aparición de los computadores se dispuso de una potencia de cálculo muy superior a la de los métodos clásicos.
- Avance de las matemáticas: que permitieron encontrar y definir con claridad sistemas criptográficos estables y seguros.
- Necesidades de seguridad: surgieron muchas actividades nuevas que precisaban la ocultación de datos, con lo que la Criptografía experimentó un fuerte avance.
A partir de estas bases surgieron nuevos y complejos sistemas criptográficos, que se clasificaron en los dos tipos o familias principales, los de llave simétrica y los de llave pública. Los modernos algoritmos de cifrado simétricos mezclan la trasposición y la permutación, mientras que los de llave pública se basan más en complejas operaciones matemáticas.
Encriptado
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 dígitos 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.
Existen muchos algoritmos de criptografía que se pueden considerar seguros, pero con su nivel de seguridad crece también el tiempo de cálculo que requieren por parte del ordenador para cifrar y descifrar un mensaje.
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.
Criptosistema César
El sistema César o desplazamientos César es una de las técnicas de criptografía más simples y mayormente difundidas. Fue el primero que se utilizó del cual se tienen registros y ese es quizás su principal valor, o sea, el valor histórico de haber sido el primero. No obstante, por su sencillez y facilidad de aplicación, tiene mucha aplicabilidad.
En un sistema César la encriptación se hace por sustitución, cada carácter del mensaje original será reemplazado por un carácter en el mensaje cifrado, el caracter cifrado se obtiene avanzando 'k' pasos en el alfabeto a partir del carácter original. Obviamente 'k' es la clave.
Ejemplo de Sustitución por César k=2:
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.
