Rivales en la Criptografía: Simétrica vs Asimétrica

Los sistemas criptográficos modernos se dividen principalmente en dos áreas: criptografía simétrica y asimétrica. El cifrado simétrico utiliza una única clave para encriptar y desencriptar información, mientras que la criptografía asimétrica emplea dos claves relacionadas pero diferentes.

Podemos clasificarlos de la siguiente manera:

• Criptografía de clave simétrica
• Cifrado simétrico
• Criptografía asimétrica (o criptografía de clave pública)
• Cifrado asimétrico (o cifrado de clave pública)
• Firmas digitales (pueden incluir o no cifrado)

Este artículo se centra específicamente en los algoritmos de cifrado simétrico y asimétrico.

Cifrado simétrico vs. asimétrico

Los algoritmos de cifrado se dividen generalmente en dos categorías: simétrico y asimétrico. La diferencia fundamental entre estos métodos radica en que los algoritmos simétricos utilizan una sola clave, mientras que los asimétricos emplean dos claves diferentes pero matemáticamente relacionadas. Esta distinción aparentemente simple genera importantes diferencias funcionales entre ambas formas de cifrado y sus aplicaciones.

Relación entre claves

En criptografía, los algoritmos de cifrado generan claves como secuencias de bits que se utilizan para cifrar y descifrar información. La forma en que se emplean estas claves marca la diferencia entre los métodos simétricos y asimétricos.

Mientras los algoritmos simétricos usan la misma clave para cifrar y descifrar, los algoritmos asimétricos emplean una clave para cifrar los datos y otra diferente para descifrarlos. En los sistemas asimétricos, la clave utilizada para cifrar (conocida como clave pública) puede compartirse libremente, mientras que la clave de descifrado (clave privada) debe mantenerse en secreto.

Por ejemplo, si Alice envía a Bob un mensaje protegido con cifrado simétrico, debe proporcionarle la misma clave que utilizó para cifrarlo. Esto significa que si un atacante intercepta esta clave, podría acceder a la información cifrada.

Sin embargo, si Alice utiliza cifrado asimétrico, cifrará el mensaje con la clave pública de Bob, y solo Bob podrá descifrarlo con su clave privada. Así, el cifrado asimétrico proporciona un nivel superior de seguridad, ya que incluso si alguien intercepta los mensajes y encuentra la clave pública, no podrá hacer nada con ella.

Longitud de claves

Otra diferencia importante entre el cifrado simétrico y asimétrico se relaciona con la longitud de las claves, que se mide en bits y está directamente vinculada al nivel de seguridad de cada algoritmo.

En los sistemas simétricos, las claves se seleccionan aleatoriamente, y su longitud estándar varía entre 128 y 256 bits según el nivel de seguridad requerido. En el cifrado asimétrico, debe existir una relación matemática entre las claves pública y privada, lo que significa que están vinculadas por una fórmula matemática específica. Por esta razón, los atacantes podrían utilizar este patrón para romper el cifrado, y en consecuencia, las claves asimétricas deben ser mucho más largas para proporcionar un nivel equivalente de seguridad. La diferencia en longitud es tan significativa que una clave simétrica de 128 bits y una clave asimétrica de 2048 bits ofrecen aproximadamente el mismo nivel de protección.

Ventajas y desventajas

Ambos tipos de cifrado presentan ventajas y desventajas relativas. Los algoritmos simétricos son mucho más rápidos y requieren menos potencia computacional, pero su principal inconveniente es la distribución de claves. Como la misma clave se utiliza tanto para cifrar como para descifrar la información, esta clave debe transmitirse a todos los que necesiten acceso, lo que naturalmente crea ciertos riesgos.

Por su parte, el cifrado asimétrico resuelve el problema de distribución de claves mediante el uso de claves públicas para cifrar y claves privadas para descifrar. El compromiso es que los sistemas asimétricos son muy lentos en comparación con los simétricos y requieren mucha más potencia computacional debido a la longitud de las claves.

Casos de uso

Cifrado simétrico

Gracias a su velocidad, el cifrado simétrico se utiliza ampliamente para proteger información en muchos sistemas informáticos modernos. Por ejemplo, el Advanced Encryption Standard (AES) es utilizado por el gobierno de Estados Unidos para cifrar información clasificada. AES reemplazó al anterior Data Encryption Standard (DES), desarrollado en la década de 1970 como estándar de cifrado simétrico.

Cifrado asimétrico

El cifrado asimétrico puede aplicarse en sistemas donde muchos usuarios necesitan cifrar y descifrar mensajes o paquetes de datos, especialmente cuando la velocidad y la potencia computacional no son prioritarias. Un ejemplo sencillo de tal sistema es el correo electrónico cifrado, donde la clave pública se puede utilizar para cifrar mensajes y la clave privada para descifrarlos.

Sistemas híbridos

En muchas aplicaciones, los cifrados simétrico y asimétrico se utilizan conjuntamente. Un buen ejemplo de estos sistemas híbridos son los protocolos criptográficos Security Sockets Layer (SSL) y Transport Layer Security (TLS), diseñados para proporcionar comunicaciones seguras en internet. Los protocolos SSL actualmente se consideran inseguros y no se recomienda su uso. Los protocolos TLS, por su parte, se consideran seguros y son ampliamente utilizados por todos los navegadores web modernos.

Uso del cifrado en criptomonedas

Los métodos de cifrado son utilizados por muchas carteras de criptomonedas como medio para proporcionar un nivel elevado de seguridad para los usuarios finales. Los algoritmos de cifrado se aplican cuando el usuario establece una contraseña para su archivo de cartera, que se utiliza para acceder al software.

Sin embargo, debido a que Bitcoin y otras criptomonedas utilizan un par de claves pública y privada, existe un malentendido común de que los sistemas blockchain emplean algoritmos de cifrado asimétrico. Como se mencionó anteriormente, el cifrado asimétrico y las firmas digitales son los dos principales casos de uso de la criptografía asimétrica (criptografía de clave pública).

Por lo tanto, no todos los sistemas con firma digital utilizan cifrado, incluso si proporcionan claves públicas y privadas. De hecho, un mensaje puede firmarse digitalmente sin utilizar cifrado. RSA es un ejemplo de algoritmo que puede utilizarse para firmar mensajes cifrados, pero el algoritmo de firma digital empleado en Bitcoin (llamado ECDSA) no incluye cifrado.

Conclusión

Tanto el cifrado simétrico como el asimétrico desempeñan papeles importantes en la protección de información confidencial y comunicaciones en el mundo digital actual. Ambos cifrados pueden ser útiles, ya que cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas, por lo que se aplican en diferentes casos. A medida que la criptografía como ciencia continúa evolucionando para proteger contra amenazas nuevas y más graves, los sistemas criptográficos simétricos y asimétricos seguirán siendo relevantes para la seguridad informática.