Análisis comparativo de los sistemas de cifrado: simétrico y asimétrico

En el campo de la criptografía moderna, se distinguen dos vertientes principales: la criptografía simétrica y la asimétrica. El cifrado simétrico se emplea frecuentemente como sinónimo de criptografía simétrica, mientras que la criptografía asimétrica abarca dos aplicaciones fundamentales: el cifrado asimétrico y las firmas digitales.

Esta distinción se puede representar de la siguiente manera:

| Criptografía simétrica | Criptografía asimétrica (o de clave pública) | |------------------------|----------------------------------------------| | Cifrado simétrico | Cifrado asimétrico (o de clave pública) | | | Firmas digitales (con o sin cifrado) |

En este artículo, nos centraremos en examinar los algoritmos de cifrado simétrico y asimétrico.

Diferencias entre cifrado simétrico y asimétrico

Los algoritmos de cifrado se clasifican generalmente en dos categorías: cifrado simétrico y asimétrico. La distinción fundamental radica en que los algoritmos simétricos utilizan una única clave, mientras que los asimétricos emplean dos claves diferentes pero relacionadas. Esta aparentemente simple diferencia conlleva importantes implicaciones funcionales y de uso para ambos métodos de cifrado.

Relación entre claves

En criptografía, los algoritmos de cifrado generan claves en forma de secuencias de bits que se utilizan para codificar y decodificar información. La manera en que se emplean estas claves determina la diferencia entre los métodos simétricos y asimétricos.

Mientras que los algoritmos simétricos utilizan la misma clave para ambas operaciones, los asimétricos emplean una clave para cifrar y otra para descifrar. En los sistemas asimétricos, la clave de cifrado, también conocida como clave pública, puede compartirse libremente, mientras que la clave de descifrado es privada y debe mantenerse en secreto.

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

En cambio, si Ana utiliza el método asimétrico, cifra el mensaje con la clave pública de Carlos, quien podrá descifrarlo con su clave privada. De esta manera, el cifrado asimétrico ofrece un nivel superior de seguridad, ya que incluso si alguien intercepta los mensajes y obtiene la clave pública, no podrá hacer nada con ella.

Longitud de las claves

Otra diferencia funcional entre el cifrado simétrico y asimétrico está relacionada con la longitud de las claves, que se miden en bits y están directamente vinculadas al nivel de seguridad de cada algoritmo.

En los sistemas simétricos, las claves se seleccionan de forma aleatoria 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, es decir, están vinculadas por una fórmula matemática específica. Por este motivo, los atacantes pueden aprovechar este patrón para romper el cifrado, por lo que las claves asimétricas deben ser mucho más largas para proporcionar un nivel de seguridad equivalente. La diferencia en la longitud de las claves es tan significativa que una clave simétrica de 128 bits y una clave asimétrica de 2048 bits ofrecen aproximadamente el mismo nivel de seguridad.

Ventajas y desventajas

Estos dos tipos de cifrado presentan ventajas y desventajas entre sí. Los algoritmos de cifrado simétrico son considerablemente más rápidos y requieren menos potencia de cómputo, pero su principal inconveniente es la distribución de claves. Dado que se utiliza la misma clave para cifrar y descifrar la información, esta clave debe compartirse con todos aquellos que necesiten acceso, lo que naturalmente genera ciertos riesgos (como se mencionó anteriormente).

Por su parte, el cifrado asimétrico resuelve el problema de la distribución de claves mediante el uso de claves públicas para el cifrado y claves privadas para el descifrado. La desventaja es que los sistemas asimétricos son significativamente más lentos en comparación con los sistemas simétricos y requieren mucha más potencia de procesamiento debido a la longitud de las claves.

Aplicaciones prácticas

Cifrado simétrico

Debido a su velocidad, el cifrado simétrico se utiliza ampliamente para proteger la información en numerosos sistemas informáticos modernos. Por ejemplo, Gate emplea el Estándar de Cifrado Avanzado (AES) para proteger la información sensible de sus usuarios. AES sustituyó al antiguo Estándar de Cifrado de Datos (DES), que se desarrolló en la década de 1970 como estándar de cifrado simétrico.

Cifrado asimétrico

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

Sistemas híbridos

En muchas aplicaciones, se utilizan conjuntamente el cifrado simétrico y asimétrico. Un buen ejemplo de estos sistemas híbridos son los protocolos criptográficos Transport Layer Security (TLS), que se desarrollaron para proporcionar comunicaciones seguras en Internet. Actualmente, los protocolos TLS se consideran seguros y son ampliamente utilizados por todos los navegadores web modernos.

Uso del cifrado en criptomonedas

Numerosas billeteras de criptomonedas implementan métodos de cifrado como una forma de proporcionar un nivel adicional de seguridad a los usuarios finales. Los algoritmos de cifrado se emplean cuando el usuario establece una contraseña para su archivo de billetera, que se utiliza para acceder al software.

Sin embargo, debido al hecho de que Bitcoin y otras criptomonedas utilizan un par de claves públicas y privadas, existe la idea errónea de que los sistemas blockchain utilizan algoritmos de cifrado asimétricos. No obstante, como se mencionó anteriormente, el cifrado asimétrico y las firmas digitales son las dos aplicaciones principales de la criptografía asimétrica (criptografía de clave pública).

En consecuencia, no todos los sistemas de firma digital utilizan cifrado, incluso si proporcionan claves públicas y privadas. De hecho, un mensaje se puede firmar digitalmente sin utilizar cifrado. RSA es un ejemplo de un algoritmo que se puede emplear para firmar mensajes cifrados, pero el algoritmo de firma digital utilizado en Bitcoin (llamado ECDSA) no involucra cifrado.

Reflexiones finales

Tanto el cifrado simétrico como el asimétrico desempeñan un papel crucial en la garantía de la seguridad de la información y las comunicaciones confidenciales en el mundo digital actual. Ambos tipos de cifrado resultan útiles, ya que cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas, por lo que se aplican en diferentes escenarios. A medida que la criptografía como ciencia continúa evolucionando para protegerse contra amenazas más nuevas y sofisticadas, los sistemas criptográficos simétricos y asimétricos seguirán siendo relevantes para la seguridad informática.