Cifrado simétrico y asimétrico: Un análisis comparativo

La criptografía moderna se divide en dos ramas principales: la criptografía simétrica y la asimétrica. El cifrado simétrico es a menudo sinónimo de criptografía simétrica, mientras que la criptografía asimétrica abarca dos aplicaciones fundamentales: el cifrado asimétrico y las firmas digitales.

Esta clasificación puede representarse de la siguiente manera:

Criptografía de clave simétrica:

• Cifrado simétrico

Criptografía asimétrica (o de clave pública):

• Cifrado asimétrico
• Firmas digitales (con o sin cifrado)

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

Diferencias entre cifrado simétrico y asimétrico

Los algoritmos de cifrado se categorizan generalmente en dos tipos: simétrico y asimétrico. La distinción fundamental radica en que los algoritmos simétricos emplean una única clave, mientras que los asimétricos utilizan dos claves relacionadas pero diferentes. Esta aparentemente simple diferencia implica importantes variaciones funcionales entre ambos métodos y sus aplicaciones.

Relación entre claves

En criptografía, los algoritmos de cifrado generan claves como secuencias de bits secretos para codificar y decodificar información. La forma en que se utilizan estas claves marca 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, conocida como clave pública, puede compartirse libremente. En cambio, 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 usó para cifrarlo. Esto implica que si un atacante intercepta la comunicación, podría acceder a la información cifrada.

Sin embargo, si Ana utiliza el método asimétrico, cifra el mensaje con la clave pública de Carlos, quien lo descifrará con su clave privada. Así, el cifrado asimétrico ofrece mayor 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 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 varía entre 128 y 256 bits, según el 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 podrían utilizar este patrón para romper el cifrado, y 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 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 simétricos 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, esta debe compartirse con todos los que necesitan 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 simétricos y demandan 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, el gobierno de Estados Unidos emplea el Estándar de Cifrado Avanzado (AES) para codificar información clasificada. AES reemplazó al antiguo Estándar de Cifrado de Datos (DES), desarrollado en la década de 1970 como un 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 codificar mensajes y una clave privada para decodificarlos.

Sistemas híbridos

En numerosas aplicaciones, se combinan el cifrado simétrico y asimétrico. Un ejemplo notable de estos sistemas híbridos son los protocolos criptográficos Transport Layer Security (TLS), desarrollados 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

Muchas billeteras de criptomonedas implementan métodos de cifrado como una forma de ofrecer 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 a que Gate y otras plataformas de criptomonedas utilizan un par de claves públicas y privadas, existe la idea errónea de que los sistemas blockchain emplean 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 puede firmarse digitalmente sin emplear cifrado. RSA es un ejemplo de un algoritmo que puede utilizarse para firmar mensajes cifrados, pero el algoritmo de firma digital utilizado en Gate (denominado ECDSA) no incorpora 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 proteger contra amenazas más sofisticadas y graves, los sistemas criptográficos simétricos y asimétricos seguirán siendo relevantes para la seguridad informática.