Análisis comparativo de la encriptación simétrica y asimétrica

En el ámbito de la criptografía moderna, se distinguen dos vertientes principales: la encriptación simétrica y la asimétrica. Mientras que la primera se asocia comúnmente con el cifrado simétrico, la segunda abarca dos aplicaciones fundamentales: el cifrado asimétrico y las firmas digitales.

Esta clasificación puede esquematizarse de la siguiente manera:

La criptografía de clave simétrica se centra en el cifrado simétrico, mientras que la criptografía asimétrica, también conocida como criptografía de clave pública, comprende el cifrado asimétrico y las firmas digitales, que pueden o no incluir encriptación.

En este análisis, nos enfocaremos en los algoritmos de cifrado simétrico y asimétrico.

Diferencias entre cifrado simétrico y asimétrico

Los métodos de cifrado se categorizan generalmente en simétricos y asimétricos. La distinción crucial radica en que los algoritmos simétricos emplean una única clave, mientras que los asimétricos utilizan dos claves relacionadas pero diferentes. Esta aparentemente sencilla diferencia conlleva implicaciones significativas en cuanto a su funcionamiento y aplicación.

Relación entre claves

En el campo criptográfico, los algoritmos generan claves en forma de secuencias de bits para encriptar y desencriptar información. El uso de estas claves determina la diferencia entre los métodos simétricos y asimétricos.

Los algoritmos simétricos emplean la misma clave para ambas operaciones, mientras que los asimétricos utilizan una clave para encriptar y otra para desencriptar. En los sistemas asimétricos, la clave de encriptación, denominada clave pública, puede compartirse libremente, mientras que la de desencriptación, o clave privada, debe mantenerse en secreto.

Por ejemplo, si Ana envía a Carlos un mensaje protegido con cifrado simétrico, deberá proporcionarle la misma clave que utilizó para cifrarlo. Esto implica que si un tercero intercepta la comunicación, podría acceder a la información cifrada.

En cambio, si Ana utiliza el método asimétrico, encriptaría el mensaje con la clave pública de Carlos, quien lo desencriptaría con su clave privada. Así, el cifrado asimétrico ofrece un nivel superior de seguridad, ya que incluso si alguien intercepta los mensajes y obtiene la clave pública, no podrá descifrar el contenido.

Longitud de las claves

Otra diferencia fundamental entre ambos métodos se relaciona con la longitud de las claves, medida en bits y directamente vinculada al nivel de seguridad de cada algoritmo.

En los sistemas simétricos, las claves se seleccionan aleatoriamente y su longitud comúnmente aceptada oscila entre 128 y 256 bits, dependiendo del nivel de seguridad requerido. En el cifrado asimétrico, debe existir una relación matemática entre las claves pública y privada, lo que implica que están vinculadas por una fórmula específica. Debido a esto, los atacantes podrían utilizar este patrón para vulnerar el cifrado, por lo que las claves asimétricas deben ser considerablemente más extensas para proporcionar un nivel de seguridad equiparable. La diferencia en la longitud de las claves es tan notable que una clave simétrica de 128 bits y una asimétrica de 2048 bits ofrecen aproximadamente el mismo grado de protección.

Ventajas y desventajas

Cada tipo de cifrado presenta sus propios beneficios y limitaciones. Los algoritmos simétricos son significativamente más veloces y requieren menos recursos computacionales, pero su principal desventaja radica en la distribución de claves. Dado que se utiliza la misma clave para encriptar y desencriptar, esta debe compartirse con todos los que necesitan acceso, lo cual naturalmente conlleva ciertos riesgos.

Por su parte, el cifrado asimétrico resuelve el problema de la distribución de claves mediante el uso de claves públicas para la encriptación y privadas para la desencriptación. Sin embargo, los sistemas asimétricos son considerablemente más lentos en comparación con los simétricos y demandan mucha más potencia de procesamiento debido a la extensión de las claves.

Aplicaciones prácticas

Cifrado simétrico

Dada su velocidad, el cifrado simétrico se emplea ampliamente para proteger información en numerosos sistemas informáticos contemporáneos. Por ejemplo, organismos gubernamentales utilizan el Estándar de Encriptación Avanzada (AES) para cifrar información clasificada. AES sustituyó al antiguo Estándar de Encriptación de Datos (DES), desarrollado en la década de 1970 como estándar de cifrado simétrico.

Cifrado asimétrico

El cifrado asimétrico encuentra aplicación en sistemas donde múltiples usuarios pueden necesitar encriptar y desencriptar mensajes o conjuntos de datos, especialmente cuando la velocidad y la capacidad de procesamiento no son prioritarias. Un ejemplo sencillo es el correo electrónico cifrado, donde se puede emplear una clave pública para encriptar mensajes y una privada para desencriptarlos.

Sistemas híbridos

En numerosas aplicaciones, se combinan el cifrado simétrico y asimétrico. Un ejemplo destacado de estos sistemas híbridos son los protocolos criptográficos Transport Layer Security (TLS), desarrollados para garantizar comunicaciones seguras en Internet. Actualmente, los protocolos TLS se consideran seguros y son ampliamente utilizados por los navegadores web modernos.

Encriptación en el ámbito de las criptomonedas

Numerosas carteras de criptomonedas implementan métodos de cifrado para ofrecer un nivel superior de seguridad a los usuarios finales. Los algoritmos de encriptación se aplican cuando el usuario establece una contraseña para su archivo de cartera, que se utiliza para acceder al software.

No obstante, debido a que Bitcoin y otras criptomonedas utilizan un par de claves pública y privada, existe la concepción errónea de que los sistemas blockchain emplean algoritmos de cifrado asimétricos. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, el cifrado asimétrico y las firmas digitales son las dos aplicaciones principales de la criptografía asimétrica.

En consecuencia, no todos los sistemas de firma digital utilizan encriptación, aunque proporcionen claves públicas y privadas. De hecho, un mensaje puede firmarse digitalmente sin emplear cifrado. RSA es un ejemplo de algoritmo que puede utilizarse para firmar mensajes encriptados, pero el algoritmo de firma digital empleado en Bitcoin (denominado ECDSA) no involucra encriptación.

Reflexiones finales

Tanto el cifrado simétrico como el asimétrico desempeñan roles cruciales en la protección de la información y las comunicaciones confidenciales en el entorno digital actual. Ambos métodos resultan valiosos, ya que cada uno presenta sus propias fortalezas y debilidades, por lo que se aplican en escenarios distintos. A medida que la criptografía como disciplina evoluciona para hacer frente a amenazas más sofisticadas y graves, los sistemas criptográficos simétricos y asimétricos mantendrán su relevancia en el ámbito de la seguridad informática.