CONCEPTOS BÁSICOS DE CRIPTOGRAFÍA

CONCEPTOS BÁSICOS DE CRIPTOGRAFÍA

Criptología

                             

Campo de estudio que comprende tanto la criptografía (formas para ocultar información) como el cripotanálisis (formas para descifrar mensajes codificados).

Criptografía

griego):  krypto  escondido 

             graphos  escritura

Ciencia que estudia los principios y métodos de cifrado (formas de ocultar la información).

Cripto Análisis

Disciplina que estudia las formas de descifrar información que está cifrada sin conocer las contraseñas o llaves.

¿Por qué utilizar criptografía en redes de comunicación?

Para poder transmitir información de forma más segura.   …será posible?

mensaje - texto plano (plaintext) - texto claro (cleartext)

mensaje o texto que se desea cifrar

mensaje o texto cifrado (ciphertext) - mensaje codificado (coded message) 

mensaje que ha sido cifrado

algoritmo de cifrado o cifrador (cipher) 

algoritmo utilizado para transformar el texto claro en texto cifrado

caracterizado por:

número de llaves utilizadas: llave única o privada - dos llaves o llave pública

tipo de operaciones de cifrado utilizadas: substitución - transposición - producto

forma de procesar el texto: bloque - flujo

llave (key) - contraseña - palabra clave

información utilizada por el algoritmo de cifrado para cifrar el mensaje

cifrar (encrypt) - - no se dice encriptar

convertir un mensaje (texto plano) en texto cifrado

descifrar (decrypt) - - no se dice desencriptar

transformar el texto cifrado al mensaje original

Cifrados Clásicos: 

 1. Sustitución

Cada letra del texto original es reemplazada por una o más letras o por números o símbolos. 

Ejemplo 1: las letras son corridas tres veces

Original    - a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

Para cifrar - D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

Ejemplo 2: las letras son reemplazadas por otras

Original    - a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

Para cifrar - D K V Q F I B J W P E S C X H T M Y A U O L R G Z N

Ejemplo 3: bits “1” = “1011” y bits “0” = “0100”

Original (“a”) – 0 1 0 0 0 0 0 1  (código ASCII – 65)

Cifrado        - 0100 1011 0100 0100 0100 0100 0100 1011

Ahora en vez de transmitir una “a” en realidad se transmiten 4 bytes:

“kddk”  4B–44–44–4B (en hexadecimal)

Cifrado César

Primer cifrado por sustitución conocido – creado por Julio César con fines militares

Se reemplaza cada letra por la tercera letra

Alfabeto original - a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

Alfabeto clave    - D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

Ejemplo: texto original -- nos vemos el otro martes

texto cifrado  -- QRV YHPRV HO RWUR PDUWHV

Criptoanálisis del Cifrado César

Existen 26 posibles llaves: se puede intentar con cada combinación utilizando fuerza bruta

Otra forma de realizar el criptoanálisis sería utilizando la Redundancia del Idioma. Cada idioma tiene letras que se utilizan más que otras (estadísticamente probado). Utilizando una tabla de frecuencias para cada letra, se pueden buscar las letras más utilizadas y poco a poco ir reemplazando el mensaje.

Cifrados Clásicos:  2. Transposición

Este cifrado esconde el mensaje al re-arreglar el orden del texto sin alterar el texto actual de las letras

Cifrado Ferrocarril (“Rail Fence”)

Se escibe el mensaje con las letras separadas diagonalmente sobre un número de filas

Ejemplo: texto original -- nos vemos el otro martes

texto cifrado -- n s e o e o r m r e

o v m s l t o a t s

texto cifrado -- nseoeormreovmsltoats

Criptoanálisis del Cifrado Ferrocarril

También es explotable observando la frecuencia de distribución de las letras del idioma

Cifrados Modernos:  3. Producto

Los cifrados por sustitución o transposición no son seguros por las características del lenguaje, sin embargo, podemos hacer una combinación de ellos:

dos sustituciones

dos transposiciones

una sustitución seguida de una transposición

De esta manera pasamos de cifrados clásicos a cifrados modernos

Cifrado Convencional – Simétrico – Llave Privada – LLave Única

Emisor y receptor comparten una llave única

Todos los algoritmos clásicos son de cifrados simétricos

Implica que existe una forma segura para distribuir la llave

Uso: garantizar la confidencialidad del mensaje enviado

Ejemplos:  DES, 3-DES (triple DES), MARS, RC6, Twofish, AES

AES – Advanced Encryption Standard

Estándar del gobierno de EEUU para cifrado desde Dic-2001, luego de un proceso de selección de más de 4 años.

Cifrador de bloques con claves de 128,192 y 256.

Basado en algoritmo Rijndael, desarrollado en universidad belga

http:/www.nist.gov/aes/

Cifrado Asimétrico – De llave pública – De dos llaves

Inventado por Diffie y Helman 1976 (IEEE)

Se generan dos llaves utilizando una contraseña

Una de las llave se llama “pública” y puede darse a conocer al público

La otra llave se llama “privada” y debe conservarse protegida

Uso:  cifrado (confidencialidad), autenticación (firmas digitales) 

Ejemplos:  RSA, Curvas Elípticas

Seguridad criptográfica

Ataque de fuerza bruta

Alternativa para el criptoanálisis que consiste en realizar una búsqueda de todas las posibles llaves para descifrar el “texto cifrado”

Siempre es posible tratar con cada llave

Tipo más básico de ataque, la duración es proporcional al tamaño de la llave

Se asume que de alguna forma se puede reconocer el texto del mensaje

Seguridad criptográfica computacional

Cuando el trabajo de descifrar el código toma mucho tiempo computacional o es muy costoso.

Por ejemplo, cuando los recursos computacionales existentes para descrifrar un texto cifrado son mucho menores que el tiempo computacional requerido para para realizar los cálculos de todas las posibles combinaciones de palabras claves.

Funciones Hash

Una función “hash” produce un valor único para un archivo o mensaje

Condensa cualquier mensaje de longitud “L” a un valor de tamaño fijo

Se utiliza el valor “hash” para detectar cambios en un mensaje

Se utiliza para crear firmas digitales o huellas “digitales”

Ejemplos:  MD5, SHA-1 (estándar del gobierno de EEUU)

Generan un valor único para un archivo

Sirve como valor de identificación o integridad

Profesor:  Ing. Carlos R. Muñoz