La criptografía simétrica: un pilar de la seguridad de los datos

La criptografía simétrica, también llamada encriptación simétrica, es un método fundamental de protección de la información. Este procedimiento utiliza una clave única para codificar y decodificar los mensajes. Durante décadas, los gobiernos y las fuerzas armadas han recurrido ampliamente a esta técnica para sus comunicaciones confidenciales. En la actualidad, los algoritmos de clave simétrica están omnipresentes en diversos sistemas informáticos, reforzando considerablemente la seguridad de los datos.

Principios de funcionamiento de la encriptación simétrica

La encriptación simétrica se basa en el uso de una clave secreta compartida entre dos o más usuarios. Esta clave se utiliza tanto para transformar el texto en claro en un mensaje encriptado como para realizar la operación inversa. El proceso de encriptación consiste en hacer pasar el texto original por un algoritmo criptográfico, generando así un mensaje codificado.

Si el algoritmo es lo suficientemente robusto, solo la posesión de la clave apropiada permite encriptar el mensaje y acceder a su contenido. La encriptación consiste esencialmente en reconvertir el texto encriptado en texto legible.

La seguridad de los sistemas de encriptación simétrica se basa en la dificultad de adivinar la clave mediante medios aleatorios. Por ejemplo, una clave de 128 bits requeriría miles de millones de años para ser "crackeada" con hardware informático estándar. Cuanto más larga es la clave, más difícil es comprometerla. Las claves de 256 bits se consideran generalmente extremadamente seguras y teóricamente resistentes a los ataques de fuerza bruta llevados a cabo por computadoras convencionales.

Hoy en día se utilizan comúnmente dos tipos de encriptación simétrica: la encriptación por bloques y la encriptación por flujo. La encriptación por bloques procesa los datos en grupos de tamaño predefinido, cada bloque siendo encriptado con la clave y el algoritmo correspondiente. En cambio, la encriptación por flujo opera bit a bit, codificando el texto en claro de manera progresiva.

Comparación con la encriptación asimétrica

La encriptación simétrica es uno de los dos principales métodos de encriptación de datos en los sistemas informáticos modernos, siendo el otro la encriptación asimétrica, a veces llamada criptografía de clave pública. La principal diferencia radica en que los sistemas asimétricos utilizan dos claves distintas, a diferencia de la única clave empleada en los esquemas simétricos. Una de las claves puede ser compartida públicamente (clave pública), mientras que la otra debe permanecer en secreto (clave privada).

El uso de dos claves en lugar de una sola genera diversas diferencias funcionales entre estos dos tipos de encriptación. Los algoritmos asimétricos son generalmente más complejos y más lentos que sus homólogos simétricos. Además, las claves públicas y privadas utilizadas en la encriptación asimétrica están matemáticamente relacionadas en cierta medida, por lo que deben ser considerablemente más largas para ofrecer un nivel de seguridad comparable al de las claves simétricas de 128 o 256 bits.

Aplicaciones en los sistemas informáticos modernos

Los algoritmos de encriptación simétrica se utilizan ampliamente en muchos sistemas informáticos contemporáneos para reforzar la seguridad de los datos y preservar la confidencialidad de los usuarios. La norma AES (Advanced Encryption Standard), muy común en aplicaciones de mensajería segura y almacenamiento en la nube, es un ejemplo notable de encriptación simétrica.

Además de las implementaciones de software, el AES también se puede integrar directamente en el hardware informático. Los esquemas de encriptación simétrica basados en hardware generalmente utilizan el AES-256, una variante específica de la norma de encriptación avanzada que emplea una clave de 256 bits.

Es importante señalar que, a diferencia de una idea recibida, la blockchain de Bitcoin no utiliza encriptación en sentido estricto. Se basa más bien en un tipo específico de algoritmo de firma digital (DSA) llamado algoritmo de firma digital de curva elíptica (ECDSA), que genera firmas digitales sin recurrir a la encriptación.

Una confusión frecuente proviene del hecho de que el ECDSA se basa en la criptografía sobre curvas elípticas (ECC), que puede aplicarse a diversas tareas, incluyendo la encriptación, las firmas digitales y la generación de números pseudoaleatorios. Sin embargo, el ECDSA en sí mismo no puede ser utilizado en ningún caso para la encriptación.

Ventajas y límites de la encriptación simétrica

Los algoritmos simétricos ofrecen un nivel de seguridad alto al mismo tiempo que permiten una encriptación y desencriptación rápidas de los mensajes. La relativa simplicidad de los sistemas simétricos también constituye una ventaja logística, ya que requieren menos potencia de cálculo que los sistemas asimétricos. Además, la seguridad proporcionada por la encriptación simétrica puede ser reforzada simplemente aumentando la longitud de las claves. Cada bit adicional agregado a la longitud de una clave simétrica aumenta de manera exponencial la dificultad de desencriptar el mensaje mediante un ataque de fuerza bruta.

A pesar de sus numerosas ventajas, la encriptación simétrica presenta un inconveniente mayor: la problemática inherente a la transmisión segura de las claves utilizadas para encriptar y desencriptar los datos. Cuando estas claves se comparten a través de una conexión no segura, corren el riesgo de ser interceptadas por terceros maliciosos. Si un usuario no autorizado accede a una clave simétrica específica, la seguridad de los datos encriptados con esta clave se ve comprometida. Para resolver este problema, muchos protocolos web utilizan una combinación de encriptación simétrica y asimétrica para establecer conexiones seguras. El protocolo criptográfico TLS (Transport Layer Security), utilizado para asegurar gran parte de Internet moderno, es uno de los ejemplos más notables de un sistema híbrido.

También cabe señalar que todos los tipos de encriptación informática son susceptibles de presentar vulnerabilidades si su implementación no se realiza correctamente. Aunque una clave lo suficientemente larga puede hacer que un ataque de fuerza bruta sea matemáticamente imposible, los errores de implementación cometidos por los desarrolladores a menudo crean debilidades que abren la puerta a ciberataques.

Reflexiones finales

Gracias a su rapidez relativa, simplicidad y alto nivel de seguridad, la encriptación simétrica se utiliza ampliamente en aplicaciones que van desde la seguridad del tráfico de Internet hasta la protección de datos almacenados en servidores en la nube. Aunque a menudo se asocia con la encriptación asimétrica para resolver el problema de la transferencia segura de claves, la encriptación simétrica sigue siendo un elemento esencial de la seguridad informática moderna.