Cifrado simétrico vs cifrado asimétrico: diferencias fundamentales y aplicaciones

La Criptografía hoy se divide en dos dominios principales: la criptografía simétrica y la criptografía asimétrica. La criptografía asimétrica cumple dos funciones distintas: la encriptación asimétrica y las firmas digitales.

Estos dominios de criptografía pueden categorizarse de la siguiente manera:

• Criptografía de clave simétrica
  • Encriptación simétrica
• Criptografía asimétrica (encriptación de clave pública)
  • Encriptación asimétrica
  • Firmas digitales (con o sin encriptación)

Este artículo explora las diferencias clave entre los algoritmos de encriptación simétrica y asimétrica y sus aplicaciones prácticas.

Diferencias Fundamentales en Métodos de Encriptación

Los criptógrafos clasifican los algoritmos de encriptación en dos categorías principales: encriptación simétrica y asimétrica. La principal distinción radica en su estructura de clave: la encriptación simétrica emplea una única clave tanto para los procesos de encriptación como de decriptación, mientras que la encriptación asimétrica utiliza un par de claves matemáticamente relacionadas. Esta diferencia aparentemente simple crea variaciones funcionales significativas entre estas metodologías de encriptación.

Claves Criptográficas Explicadas

Los algoritmos de criptografía generan claves—secuencias de bits específicas utilizadas para encriptar y desencriptar información. La aplicación de estas claves constituye la diferencia fundamental entre los sistemas de encriptación simétrica y asimétrica.

Los algoritmos de encriptación simétrica utilizan una clave idéntica para las operaciones de encriptación y desencriptación. En contraste, los algoritmos de encriptación asimétrica emplean dos claves distintas pero matemáticamente vinculadas: una para la encriptación (la clave pública) y otra para la desencriptación (la clave privada). En los sistemas asimétricos, la clave de encriptación (clave pública) puede ser distribuida libremente, mientras que la clave de desencriptación (clave privada) debe mantenerse confidencial y segura.

Por ejemplo, cuando Alice envía a Bob un mensaje encriptado simétricamente, debe transmitir de manera segura la clave de encriptación a Bob para la decriptación del mensaje. Esto crea una vulnerabilidad: cualquier tercero que intercepte esta clave obtiene acceso a los datos encriptados.

Por el contrario, con la encriptación asimétrica, Alice encripta su mensaje utilizando la clave pública de Bob, y solo la clave privada correspondiente de Bob puede descifrarlo. Esto proporciona una mayor seguridad, ya que incluso si un atacante intercepta el mensaje y conoce la clave pública de Bob, no puede descifrar el contenido sin su clave privada.

Consideraciones sobre la longitud de la clave

Una distinción técnica crucial entre la encriptación simétrica y asimétrica involucra la longitud de la clave, medida en bits y correlacionada directamente con los niveles de seguridad.

La encriptación simétrica típicamente emplea claves seleccionadas aleatoriamente de 128 o 256 bits, dependiendo de los requisitos de seguridad. La encriptación asimétrica, sin embargo, requiere una relación matemática entre las claves públicas y privadas, creando un patrón matemático explotable. Para mitigar posibles ataques dirigidos a este patrón, las claves asimétricas deben ser significativamente más largas para proporcionar niveles de seguridad comparables. Por ejemplo, una clave simétrica de 128 bits ofrece una seguridad aproximadamente equivalente a una clave asimétrica de 2048 bits.

Fortalezas y Limitaciones Comparativas

Ambos tipos de encriptación presentan ventajas y limitaciones distintas. Los algoritmos de encriptación simétrica operan significativamente más rápido con menores requisitos computacionales, pero sufren de desafíos en la distribución de claves. Dado que la misma clave maneja tanto las funciones de encriptación como de desencriptación, esta clave debe ser distribuida de manera segura a todas las partes autorizadas, creando vulnerabilidades de seguridad inherentes.

La encriptación asimétrica resuelve el problema de distribución de claves a través de su arquitectura de clave pública/privada, pero opera considerablemente más lento que los sistemas simétricos y exige sustancialmente más recursos computacionales debido a las longitudes de clave más largas.

Aplicaciones Prácticas

Implementación de Encriptación Simétrica

Debido a sus ventajas de velocidad, la encriptación simétrica asegura la información en numerosos entornos informáticos contemporáneos. El Estándar Avanzado de Encriptación (AES), por ejemplo, sirve como el estándar de encriptación del gobierno de los EE. UU. para información clasificada y sensible, reemplazando el antiguo Estándar de Encriptación de Datos (DES) desarrollado en los años 70.

Implementación de Encriptación Asimétrica

La encriptación asimétrica resulta valiosa en sistemas donde múltiples usuarios requieren capacidades de encriptación y desencriptación, particularmente cuando la velocidad de procesamiento y la eficiencia computacional no son preocupaciones primordiales. El correo electrónico encriptado representa una aplicación común, donde las claves públicas encriptan los mensajes mientras que las claves privadas correspondientes los desencriptan.

Sistemas Criptográficos Híbridos

Muchas aplicaciones modernas integran tanto técnicas de encriptación simétrica como asimétrica. Ejemplos notables incluyen los protocolos de Seguridad de la Capa de Transporte (TLS) diseñados para comunicaciones seguras por internet. Mientras que los antiguos protocolos de Capa de Sockets de Seguridad (SSL) han sido descontinuados debido a vulnerabilidades de seguridad, los protocolos TLS han ganado una amplia adopción en los principales navegadores web debido a su robusta arquitectura de seguridad.

Criptomonedas y encriptación

Las billeteras de Criptomonedas implementan frecuentemente algoritmos de encriptación para mejorar la seguridad del usuario. Por ejemplo, la protección con contraseña de la billetera típicamente emplea encriptación para el archivo de acceso a la billetera.

Sin embargo, existe un concepto erróneo común sobre los sistemas de blockchain y la encriptación asimétrica. A pesar de que Bitcoin y otras Cripto utilizan pares de claves pública-privada, no necesariamente implementan algoritmos de encriptación asimétrica. Si bien la Criptografía asimétrica permite tanto la encriptación como las capacidades de firma digital, estas funciones permanecen distintas.

No todos los sistemas de firma digital requieren tecnologías de encriptación, incluso al implementar pares de claves públicas y privadas. Una firma digital puede autenticar un mensaje sin encriptar su contenido. RSA ejemplifica un algoritmo capaz de firmar mensajes encriptados, mientras que el algoritmo de firma digital de Bitcoin (ECDSA) funciona sin operaciones de encriptación.

Conclusión

La encriptación simétrica y asimétrica desempeñan roles esenciales en la protección de datos sensibles y comunicaciones en nuestro mundo cada vez más digital. Cada enfoque ofrece ventajas y limitaciones distintas, lo que conduce a diferentes escenarios de aplicación. A medida que las tecnologías criptográficas continúan evolucionando para contrarrestar amenazas emergentes, ambas metodologías de encriptación seguirán siendo componentes fundamentales de la infraestructura de seguridad digital.