Fundamentos de Criptografía: Protege tus Datos en la Era Digital

Introducción a la Criptografía

La criptografía (del griego cripto, que significa «ocultar», y graphos, que significa «escribir») es fundamental en la protección de la información en la era digital. Permite asegurar que los datos sensibles, como secretos comerciales o información personal, se mantengan confidenciales durante su almacenamiento y transmisión.

La criptografía se basa en dos tipos principales:

• Simétrica: Usa la misma clave para cifrar y descifrar.
• Asimétrica: Utiliza un par de claves (una pública y una privada).

¿Por qué cifrar?

• Importancia de la información:
  • Datos estratégicos como la fórmula de un medicamento o un plan político pueden ser objeto de espionaje por terceros interesados.
• Amenazas en los canales de comunicación:
  • Hackeo de redes, interceptación de tráfico, sobornos a mensajeros o empleados.
  • Imposible garantizar que un mensaje no será interceptado, pero el cifrado asegura que, aunque lo capturen, no sea entendible.
• Contexto moderno:
  • Necesitamos cifrar debido al crecimiento de medios de comunicación (Internet, telefonía móvil, videoconferencias) y almacenamiento (discos duros, USB, servidores).
  • Los usuarios particulares y las empresas deben proteger datos como correos electrónicos, llamadas y transacciones financieras.

Criptografía

Definición: Ciencia para "escribir mensajes ocultos". Convierte un mensaje legible en un formato ilegible mediante un algoritmo y una clave.

Historia: En la antigüedad, se utilizaba en guerras para proteger información estratégica. Aunque el enemigo interceptara el mensaje, no podía entenderlo.

Funcionamiento básico:

• El emisor cifra el mensaje original usando un algoritmo y una clave.
• El receptor descifra el mensaje usando el mismo algoritmo y la clave correcta.

Elementos clave del cifrado:

• Algoritmo: Reglas matemáticas que transforman el mensaje.
• Clave: Valores combinados con el algoritmo para generar un resultado único. Sin la clave, el descifrado es imposible.

Seguridad:

• Claves largas y complejas dificultan ataques de fuerza bruta (probar todas las combinaciones posibles).
• Cambiar claves regularmente y usar caracteres variados mejora la seguridad.

Criptografía Simétrica

Definición: Utiliza la misma clave para cifrar y descifrar la información.

Ventajas:

• Rápida y eficiente.
• Adecuada para cifrar grandes volúmenes de datos.

Desventajas:

• Dificultad para compartir claves de forma segura. Necesita canales confiables.
• Incremento exponencial de claves necesarias en redes grandes.

Ejemplo práctico: Autenticación en redes Wi-Fi, donde el router y los dispositivos comparten la misma clave

Algoritmos populares: AES, DES, 3DES.

Ejemplo de uso en Linux

• Se utiliza la herramienta gpg para cifrar archivos.
• Comando para cifrar un archivo: gpg --symmetric mensaje.gpg
• Esto genera un archivo cifrado con la extensión .gpg.
• Comando para descifrar: gpg --decrypt mensaje.gpg > mensaje_descifrado

Criptografía Asimétrica

Definición: Utiliza un par de claves relacionadas matemáticamente: una pública y otra privada.

Ventajas:

• No requiere canales seguros para distribuir claves públicas.
• Simplifica la gestión en redes grandes.

Desventajas:

• Más lenta que la simétrica.
• Las claves privadas deben protegerse cuidadosamente.

Funcionamiento:

• La clave pública cifra mensajes, y solo la clave privada asociada puede descifrarlos.

Ejemplo práctico: Firmas digitales usadas en documentos electrónicos para verificar la autenticidad y la integridad del documento.

Algoritmos populares: RSA, Diffie-Hellman.

Proceso de cifrado y descifrado

• Generar un par de claves: gpg --full-generate-key
• Exportar la clave pública: gpg --export -a usuario > clavepublica.asc
• Importar la clave pública de otro usuario: gpg --import clavepublica.asc
• Cifrar un mensaje para el destinatario: gpg --encrypt -r usuario mensaje
• Descifrar el mensaje: gpg --decrypt mensaje.gpg

Herramienta GPG

• GPG (GNU Privacy Guard) es una herramienta que permite realizar tanto cifrado simétrico como asimétrico.
• Es ampliamente utilizada en sistemas Linux y proporciona una interfaz de línea de comandos para gestionar claves y cifrar datos.

Generación de claves

• Al generar un par de claves, se pueden elegir diferentes tipos de algoritmos (DSA, Elgamal, etc.). Es importante seleccionar el tipo adecuado según el uso previsto.

Uso de claves

• Clave pública: Se comparte con otros para que puedan cifrar mensajes destinados a ti.
• Clave privada: Se mantiene en secreto y se utiliza para descifrar mensajes cifrados con la clave pública correspondiente.

Seguridad y Verificación

• Es crucial verificar la autenticidad de las claves públicas antes de usarlas. Esto se puede hacer mediante la verificación de huellas digitales.
• GPG permite firmar documentos digitalmente, lo que asegura la integridad y autenticidad del mensaje.

Firmar y verificar documentos

• Firmar un documento: gpg --sign documento.txt
• Verificar una firma: gpg --verify documento.txt.sig documento.txt

PKI (Infraestructura de Clave Pública) y DNIe

Definición: Es un sistema que utiliza claves públicas y privadas para verificar la identidad de personas y organizaciones. Estas claves son gestionadas por las Autoridades de Certificación (CA).

Elementos de una PKI

• Autoridad de Certificación (CA): Su misión es emitir certificados digitales.
• Autoridad de Registro (RA): Se encarga de asegurar que el solicitante del certificado es quien dice ser.
• Autoridad de Validación (VA): Es el responsable de comprobar la validez de los certificados emitidos.
• Repositorios: Almacenan certificados activados y desactivados.

Certificados digitales (X.509)

• Contienen la clave pública del propietario, información de identidad, usos permitidos, fecha de caducidad y la firma de la Autoridad de Certificación (CA).
• Usados en aplicaciones como banca en línea y autenticación web.

DNIe (Documento Nacional de Identidad Electrónico)

• Combina una tarjeta inteligente con un certificado digital para garantizar la identidad del usuario en trámites electrónicos.
• Protegido por un PIN y funciones avanzadas como firma electrónica.

Cifrar y Firmar

Cifrado: Proteger el contenido del mensaje para garantizar la confidencialidad.

Firma digital: Asegura que:

• El mensaje proviene del remitente correcto (autenticidad).
• El contenido no ha sido alterado (integridad).

Funcionamiento del cifrado con firma digital:

• Generación del Resumen:
  • El emisor aplica una función hash al mensaje para crear un resumen único.
  • Ejemplo: "Hola, mundo" -> "5eb63bbbe01eeed093cb22bb8f5acdc3".
• Creación de la Firma Digital:
  • El emisor cifra el resumen con su clave privada para crear la firma digital.
  • Ejemplo: Cifrar "5eb63bbbe01eeed093cb22bb8f5acdc3" con la clave privada del emisor.
• Cifrado del Mensaje:
  • El emisor cifra el mensaje completo con la clave pública del receptor para protegerlo.
  • Ejemplo: Cifrar "Hola, mundo" con la clave pública del receptor.
• Descifrado y Verificación:
  • El receptor descifra el mensaje con su clave privada.
  • Luego, el receptor descifra la firma digital con la clave pública del emisor para verificar la autenticidad del mensaje.
  • El receptor aplica la misma función hash al mensaje descifrado y compara el resumen obtenido con el resumen descifrado de la firma digital. Si coinciden, el mensaje es auténtico y no ha sido alterado.