Cuando se trata de seguridad de datos, el antiguo arte de criptografía se ha convertido en una piedra angular fundamental de la era digital actual. Desde inteligencia gubernamental ultrasecreta hasta mensajes personales cotidianos, la criptografía hace posible ocultar nuestra información más sensible a espectadores no deseados. Ya sea comprando en línea o guardando valiosos secretos comerciales en el disco, podemos agradecer a la criptografía cualquier apariencia de privacidad que podamos tener. 

Los principios fundamentales de la criptografía establecen la confianza al realizar negocios en línea. Incluyen lo siguiente:

• Confidencialidad: Información encriptada Sólo puede acceder la persona a la que está destinado y nadie más. 
• Integridad: La información cifrada no se puede modificar durante el almacenamiento o el tránsito entre el remitente y el destinatario sin que se detecten alteraciones.
• No repudio: El creador/remitente de información cifrada no puede negar su intención de enviar la información.
• Autenticación: Se confirman las identidades del remitente y del destinatario, así como el origen y destino de la información.
• Gestión de claves: Las claves utilizadas para cifrar y descifrar datos y las tareas asociadas, como la longitud de la clave, la distribución, la generación, la rotación, etc., se mantienen seguras.

Antes de profundizar en los numerosos casos de uso de la criptografía, repasemos los conceptos básicos de la criptografía.

Comprender los conceptos básicos de criptografía

A lo largo de la historia, los criptólogos han utilizado varios métodos para codificar información privada y crear mensajes cifrados. Si bien es moderno algoritmos criptográficos Aunque están mucho más avanzados, los pasos fundamentales siguen siendo muy similares. 

La criptología básica toma la información original no codificada (conocida como texto sin formato) y la codifica en un código codificado (conocido como texto cifrado) con la ayuda de una clave o claves secretas, que también se pueden utilizar para decodificar el texto cifrado nuevamente a texto sin formato. 

Algoritmos criptográficos

Los algoritmos criptográficos son las fórmulas matemáticas que se utilizan para cifrar y descifrar datos. Estos algoritmos crean claves secretas para determinar cómo se transforman los datos de su texto sin formato original a texto cifrado y viceversa. Algunos algoritmos criptográficos conocidos incluyen RSA (Rivest-Shamir-Adleman), AES (Estándar de cifrado avanzado) y ECC (criptografía de curva elíptica). 

En un nivel básico, la mayoría de los algoritmos criptográficos crean claves multiplicando números primos grandes. Si bien la multiplicación es fácil para las computadoras modernas, factorizar números grandes en dos números primos grandes requiere tanta potencia informática que es prácticamente imposible. Los criptosistemas que utilizan claves más pequeñas pueden someterse a ingeniería inversa con bastante facilidad, pero incluso las supercomputadoras más rápidas necesitarían cientos o cientos de miles de años para atacar con fuerza bruta los algoritmos criptográficos más potentes de la actualidad. La criptografía de curva elíptica añade un nivel adicional de seguridad al utilizar números aleatorios para crear claves mucho más fuertes que ni siquiera las computadoras cuánticas de próxima generación pueden descifrar. 

Gestión de claves

Gestión de claves es una parte integral de la criptografía; Cada criptosistema utiliza claves para cifrar y descifrar datos. La gestión de claves implica generar, almacenar y distribuir de forma segura claves de cifrado entre usuarios. La gestión adecuada de claves es crucial para mantener la seguridad de los datos cifrados, ya que las claves débiles o robadas pueden crear vulnerabilidades críticas en cualquier criptosistema. Los tamaños de clave, la aleatoriedad y el almacenamiento son funciones cruciales de la gestión de claves. 

Encriptación simétrica

También conocida como criptografía de clave privada o criptografía de clave secreta, criptosistemas simétricos utilice sólo una clave para cifrar y descifrar. Para que este tipo de sistemas funcionen, cada usuario ya debe tener acceso a la misma clave privada. Las claves privadas pueden compartirse a través de un canal de comunicación confiable previamente establecido (como un servicio de mensajería privado o una línea segura) o, más prácticamente, un método seguro de intercambio de claves (como el Acuerdo clave Diffie-Hellman). 

A pesar de las vulnerabilidades creadas por el uso de una sola clave, este tipo de cifrado es más rápido y eficiente que los métodos alternativos. Los algoritmos de cifrado simétrico populares incluyen DES (Estándar de cifrado de datos), 3DES (triple DES) y AES.

Cifrado asimétrico

asimétrico escifrado, también conocido como cifrado de clave pública, utiliza un par de claves: una clave pública y una clave privada. La clave pública se utiliza para el cifrado, la clave privada se utiliza para el descifrado y cada usuario tiene su propio par de claves. Las dos claves de cifrado utilizadas en la criptografía de clave pública añaden una capa adicional de seguridad, pero esta protección adicional tiene el costo de una menor eficiencia. RSA, ECC y el Protocolo de shell seguro (SSH) son algoritmos de criptografía asimétrica comunes.

Casos de uso de criptografía

Comunicación segura 

Uno de los casos de uso más comunes de la criptografía es proporcionar comunicaciones seguras a través de Internet. Transport Layer Security (TLS) y su predecesor, Secure Sockets Layer (SSL), utilizan protocolos criptográficos para establecer conexiones protegidas entre navegadores web y servidores. Este canal seguro garantiza que los datos compartidos entre el navegador de un usuario y un sitio web permanezcan privados y no puedan ser interceptados por actores malintencionados. 

La criptografía también se utiliza para aplicaciones de mensajería comunes como el correo electrónico y WhatsApp para proporcionar cifrado de extremo a extremo (E2EE) y mantener la privacidad de las conversaciones de los usuarios. Con E2EE, solo el remitente y el destinatario pueden descifrar y leer sus mensajes, lo que hace casi imposible que terceros (incluidos los propios proveedores de servicios de los usuarios) accedan al contenido.

Cifrado de datos

El cifrado de datos es una forma de criptografía ampliamente utilizada que protege la información confidencial almacenada en diversos dispositivos, como discos duros, teléfonos inteligentes y servicios de almacenamiento en la nube. Los potentes algoritmos de cifrado, como AES, transforman eficazmente el texto sin formato en texto cifrado, lo que garantiza que incluso si una parte no autorizada obtiene acceso, no podrá descifrar datos confidenciales sin acceder a la clave de cifrado de los usuarios autorizados. 

Integridad de datos

La criptografía también se utiliza para garantizar la integridad de los datos. Funciones hash son un tipo de algoritmo criptográfico que genera hashes de tamaño fijo (también conocidos como resúmenes) de datos, esencialmente transformando un conjunto de datos en un número hash numérico único. Estos hashes son tan únicos que cambiar incluso un solo carácter o espacio dentro del texto sin formato produciría un valor numérico totalmente diferente. Los destinatarios, las aplicaciones o los sitios web pueden verificar la integridad de los datos comparando el hash de los datos recibidos con el hash esperado y pueden confirmar que los datos no han sido alterados durante la transmisión. 

Las funciones hash también se utilizan con frecuencia para verificar las contraseñas de los usuarios sin necesidad de crear una base de datos vulnerable de contraseñas privadas en el lado del cliente. En cambio, servicios como los portales de banca en línea solo recopilarán y almacenarán los hashes de las contraseñas de los usuarios. Incluso si dicha base de datos fuera robada, un actor malintencionado no podría deducir la contraseña de ningún usuario únicamente a partir de su hash. 

Autenticación

Verificar la autenticidad de la información enviada y recibida es una función crítica de la criptografía utilizada para realizar todo tipo de negocios, posible gracias al uso de firmas digitales. A través de la criptografía asimétrica, los documentos pueden modificarse con firmas digitales, que sólo pueden generarse con el uso de una clave privada. Los destinatarios de documentos firmados digitalmente pueden utilizar la clave pública del remitente para verificar la autenticidad de la firma y confirmar que el documento no ha sido manipulado durante la transmisión. 

No repudio

El no repudio es un concepto legal que garantiza la autenticidad de los mensajes recibidos y evita que un remitente niegue potencialmente la validez de cualquier mensaje enviado. Las firmas digitales son un componente fundamental del no repudio, ya que demuestran que el remitente, y nadie más, firmó el mensaje o documento. El no repudio habilitado por la criptografía, según lo establecido por los protocolos de integridad de datos y las firmas digitales, proporciona un marco viable para verificar negociaciones, contratos y otros tipos de transacciones y negocios legalmente vinculantes.

Intercambio de llaves 

Un componente importante de la comunicación segura, el intercambio de claves, es un aspecto crítico para establecer una conexión segura, especialmente en criptosistemas asimétricos. La criptografía también juega un papel valioso en este paso preliminar. Un hito en el desarrollo de la criptografía de clave pública, el algoritmo de intercambio de claves Diffie-Hellman permite a dos partes intercambiar claves de cifrado de forma segura a través de un canal inseguro. Este método garantiza que incluso si un espía intercepta el diálogo de intercambio de claves, no podrá descifrar las claves de cifrado que se intercambian. A través de la criptografía, algoritmos como el protocolo de intercambio de claves Diffie-Hellman permiten a las partes establecer conexiones seguras mediante cifrado de clave pública, sin la necesidad de un intercambio de claves alternativo previamente establecido y potencialmente vulnerable. 

Asegurar la comunicación API

Un sello distintivo de la Web 2.0 (y más allá), la operatividad cooperativa entre aplicaciones permite que varias aplicaciones y servicios web extraigan datos de sus respetados ecosistemas virtuales amurallados, lo que permite ampliar enormemente la funcionalidad de todo tipo de aplicaciones, desde incorporar publicaciones de redes sociales en noticias. artículos para compartir análisis de sistemas críticos en paneles operativos avanzados.

Conocido como interfaces de programación de aplicaciones (API), estos sistemas están diseñados para facilitar la comunicación entre programas, y la criptografía garantiza que estos datos confidenciales permanezcan protegidos contra escuchas o manipulaciones intrusivas, lo que garantiza que solo las partes autorizadas puedan acceder a la información. Las claves y tokens API se utilizan a menudo junto con el cifrado para proteger los datos confidenciales intercambiados entre aplicaciones, especialmente en situaciones donde la seguridad es más crítica, como obras públicas e infraestructura. 

Ciberseguridad de la computación cuántica

El aumento de computación cuántica representa una amenaza significativa para las metodologías de cifrado existentes y la seguridad cibernética sistemas. La mayoría de los criptosistemas modernos están diseñados para resistir la potencia informática potencial de las computadoras tradicionales, que simplemente requerirían cientos o cientos de miles de años para atacar con éxito por fuerza bruta los algoritmos criptográficos actuales. Sin embargo, las computadoras cuánticas podrían potencialmente aumentar la potencia de las computadoras actuales en órdenes de magnitud, reduciendo el tiempo que tomaría descifrar incluso las claves criptográficas más fuertes de miles de años a apenas segundos.

Si bien la mayoría de los algoritmos criptográficos modernos no podrán resistir los ataques informáticos cuánticos teóricos, los criptólogos están respondiendo a estas vulnerabilidades con el desarrollo de criptografía resistente a los cuánticos técnicas. Los casos de uso de la criptografía poscuántica y resistente a los cuánticos son tan numerosos como los casos de uso de la criptografía en general. Aunque se considera que la computación cuántica todavía se encuentra, en el mejor de los casos, en las etapas de creación de prototipos, la mayoría de los científicos informáticos coinciden en que los grandes avances que se producirán en los próximos 10 a 50 años harán que el desarrollo de la criptografía resistente a los cuánticos sea tan crítico como la propia computación cuántica.

Blockchain security

La tecnología Blockchain Depende en gran medida de la criptografía para garantizar la seguridad y la inmutabilidad de todas las transacciones y actualizaciones en cadena. Las criptomonedas como Bitcoin utilizan algoritmos criptográficos para extraer y acuñar nuevas monedas, mientras que las funciones hash criptográficas aseguran la integridad de los bloques de la cadena. Al realizar transacciones, se utiliza criptografía de clave pública para crear y verificar firmas digitales. La tecnología blockchain, que abarca la mayoría de los principios básicos de la criptografía, utiliza el cifrado para crear un ecosistema sin confianza donde todas las acciones pueden autenticarse y verificarse fácilmente.

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