Cifrado simétrico: Qué es, ventajas, desventajas y cómo funciona

El cifrado simétrico es una forma de cifrar datos. En este sistema, se emplea una única clave para transformar los datos originales en una forma ilegible (cifrado) y luego revertir ese proceso para restaurar la información original (descifrado). La seguridad radica en la protección de esta clave compartida, la cual debe ser conocida únicamente por las partes autorizadas, garantizando así la confidencialidad del intercambio de información.

Definición de cifrado simétrico

El cifrado simétrico es un paradigma criptográfico donde una única clave es utilizada tanto para cifrar como para descifrar datos. Este método se caracteriza por su eficiencia en términos de velocidad y recursos computacionales, ya que la misma clave se aplica en ambas direcciones del proceso criptográfico.

La confidencialidad de la información se basa en la premisa de que las entidades comunicantes comparten de manera segura esta clave, permitiendo que solo ellas puedan acceder a la información cifrada.

En entornos profesionales, el cifrado simétrico se utiliza comúnmente en la seguridad de la información y las comunicaciones. Por ejemplo, al transmitir datos sensibles entre dos servidores en una red corporativa, se podría implementar un algoritmo de cifrado simétrico junto con una clave compartida. Esta clave actuaría como el "secreto" para cifrar y descifrar los datos, asegurando que solo los servidores autorizados, que conocen la clave, puedan acceder y comprender la información transmitida, protegiendo así la confidencialidad de los datos empresariales.

Ventajas y desventajas del cifrado simétrico

Ventajas

1. La carga computacional asociada con el cifrado simétrico es menor, lo que resulta en un rendimiento más eficiente. Esto es relevante especialmente en sistemas con recursos limitados.

2. Es eficaz para cifrar grandes cantidades de datos sin comprometer significativamente el rendimiento del sistema.

3. Los algoritmos simétricos son más fáciles de implementar, por lo que su integración en sistemas y aplicaciones es más sencilla.

4. El cifrado simétrico es generalmente más rápido que el cifrado asimétrico, ya que implica operaciones matemáticas menos complejas.

5. El cifrado simétrico puede ofrecer un nivel de seguridad comparable al cifrado asimétrico cuando se utilizan claves suficientemente largas

6. Las claves simétricas son más cortas que las claves asimétricas, factor que facilita su generación, gestión y almacenamiento.

Desventajas

1. La principal desventaja del cifrado simétrico es la necesidad de compartir y distribuir la clave de manera segura entre las partes autorizadas. La gestión de claves puede ser un desafío, especialmente en entornos distribuidos.

2. La movilidad de las claves (cambiar o actualizar las claves) puede ser más difícil de manejar en comparación con el cifrado asimétrico.

3. Si la clave simétrica se ve comprometida en algún momento, todo el historial de comunicación cifrada con esa clave también está en riesgo. No ofrece Perfect Forward Secrecy (PFS) o Secreto Perfecto Hacia Adelante, que es la capacidad de garantizar que la información pasada permanezca segura incluso si las claves actuales se ven comprometidas.

4. A diferencia del cifrado asimétrico, no proporciona de manera inherente un mecanismo de autenticación directa. A menudo, se utiliza junto con funciones de hash para abordar este aspecto.

Tipos de cifrado simétrico

Podemos clasificar al cifrado simétrico en dos grupos importantes: los cifrados de bloque y los cifrados de flujo.

1. Cifrados de bloque

En los cifrados de bloque, los datos de entrada se dividen en bloques de un tamaño específico. Estos bloques, generalmente de 64 o 128 bits, son tratados de forma independiente durante el proceso de cifrado. La operación de cifrado se realiza mediante una función matemática que involucra tanto los datos del bloque como una clave secreta. Cada bloque cifrado depende del bloque anterior, creando así una cadena interconectada. Este método ofrece mayor seguridad y resistencia a ciertos tipos de ataques, ya que pequeños cambios en los datos de entrada afectan significativamente la salida cifrada.

2. Cifrados de flujo

Por otro lado, los cifrados de flujo cifran los datos de manera continua, bit a bit o byte a byte, a medida que se transmiten. Utilizan una secuencia de clave generada por un generador de números pseudoaleatorios. Esta secuencia se combina con los datos originales mediante una operación lógica (como XOR) para producir la salida cifrada. No hay una división explícita en bloques, y la transformación es continua a lo largo del flujo de datos. Un aspecto importante es la sincronización entre el emisor y el receptor para garantizar que ambos estén utilizando la misma secuencia de clave.

¿Cómo funciona el cifrado simétrico?

Veamos ahora de forma básica cómo funciona este sistema de cifrado:

1. Clave

Las partes acuerdan una clave secreta antes de la comunicación. Esta clave es un valor alfanumérico que debe mantenerse en secreto entre el remitente y el destinatario. La seguridad va a depender en gran medida de la confidencialidad de esta clave.

2. Cifrado

Utilizando un algoritmo de cifrado, el remitente toma el texto sin formato y la clave para generar el texto cifrado. Un algoritmo es una serie de pasos matemáticos específicos que transforman los datos de una forma a otra. El cifrado convierte los datos en una forma ilegible llamada "texto cifrado".

3. Transmisión

El texto cifrado se transmite al destinatario a través de un medio de comunicación seguro. Puede ser cualquier medio, desde una red segura hasta un correo electrónico encriptado. La seguridad en esta etapa es crucial para evitar que terceros no autorizados accedan al mensaje cifrado.

4. Descifrado

El destinatario utiliza la misma clave utilizada para cifrar el mensaje y un algoritmo de descifrado para revertir el proceso. Este algoritmo deshace la transformación realizada durante el cifrado, devolviendo los datos a su forma original.

Es fundamental mantener la clave segura durante todo el proceso. Si un atacante logra obtener la clave, podría descifrar cualquier mensaje enviado con esa clave.

Ejemplos de cifrados simétricos

• AES (Advanced Encryption Standard): Es un método de cifrado simétrico ampliamente adoptado, tanto por su eficacia como por su seguridad comprobada.

• IDEA (International Data Encryption Algorithm): Un algoritmo de bloque simétrico con claves de 128 bits, es utilizado en varios protocolos de seguridad.

• RC4: Aunque inicialmente diseñado para el cifrado de flujo, también se ha utilizado como cifrado simétrico de bloque. Sin embargo, su seguridad ha sido cuestionada en los últimos años.

• DES (Data Encryption Standard): Aunque ahora considerado inseguro para muchas aplicaciones debido a su corta longitud de clave, fue uno de los primeros estándares de cifrado.

• 3DES (Triple DES): Una mejora de DES que aplica el algoritmo DES tres veces en cada bloque de datos. Aunque más seguro que DES, AES es preferido en la actualidad.

• Blowfish: Diseñado con énfasis en la velocidad y eficiencia, Blowfish utiliza bloques de datos de 64 bits y es adecuado para una variedad de aplicaciones.

• Twofish: Desarrollado como una alternativa a Blowfish, Twofish es fuerte y rápido, diseñado para ser eficiente tanto en hardware como en software.