Análisis comparativo entre cifrado simétrico y asimétrico

En el ámbito de la criptografía moderna, se distinguen dos categorías principales: la criptografía simétrica y la asimétrica. El cifrado simétrico se considera sinónimo de criptografía simétrica, mientras que la criptografía asimétrica abarca dos aplicaciones fundamentales: el cifrado asimétrico y las firmas digitales.

Esta clasificación puede estructurarse de la siguiente manera:

| Criptografía simétrica | Criptografía asimétrica (o de clave pública) | |------------------------|----------------------------------------------| | Cifrado simétrico | Cifrado asimétrico | | | Firmas digitales |

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

Diferencias clave entre cifrado simétrico y asimétrico

La distinción fundamental entre estos dos métodos radica en el número de claves utilizadas. Mientras que el cifrado simétrico emplea una única clave, el asimétrico utiliza dos claves relacionadas pero diferentes. Esta aparentemente simple diferencia conlleva importantes implicaciones funcionales y determina sus respectivos usos.

Gestión de claves

En criptografía, los algoritmos de cifrado generan claves en forma de secuencias de bits para cifrar y descifrar información. La manera en que se utilizan estas claves marca la diferencia entre los métodos simétricos y asimétricos.

El cifrado simétrico utiliza la misma clave tanto para cifrar como para descifrar. En cambio, el cifrado asimétrico emplea una clave para el cifrado (conocida como clave pública) y otra para el descifrado (clave privada). En los sistemas asimétricos, la clave pública puede compartirse libremente, mientras que la privada debe mantenerse en secreto.

Por ejemplo, si Ana envía un mensaje a Carlos utilizando cifrado simétrico, deberá proporcionarle la misma clave que utilizó para cifrarlo. Esto implica que si un tercero intercepta la comunicación, podría acceder a la información cifrada.

En contraste, si Ana emplea el método asimétrico, cifrará el mensaje con la clave pública de Carlos, quien podrá descifrarlo con su clave privada. De esta manera, el cifrado asimétrico ofrece un nivel de seguridad superior, ya que incluso si alguien intercepta los mensajes y obtiene la clave pública, no podrá descifrar la información.

Longitud de las claves

Otra diferencia significativa entre ambos tipos de cifrado 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 oscila entre 128 y 256 bits, dependiendo del nivel de seguridad requerido. En el cifrado asimétrico, debe existir una relación matemática entre las claves pública y privada, lo que implica que están vinculadas por una fórmula matemática específica. Debido a esto, las claves asimétricas deben ser considerablemente más largas para proporcionar un nivel de seguridad equivalente. La diferencia en la longitud de las claves es tan notable que una clave simétrica de 128 bits y una asimétrica de 2048 bits ofrecen aproximadamente el mismo nivel de protección.

Ventajas y desventajas comparativas

Cada tipo de cifrado presenta sus propias fortalezas y debilidades. Los algoritmos de cifrado simétrico destacan por su velocidad y eficiencia computacional, pero su principal desventaja radica en la distribución de claves. Dado que se utiliza la misma clave para cifrar y descifrar, esta debe compartirse con todos los que requieren acceso, lo cual conlleva ciertos riesgos inherentes.

Por su parte, el cifrado asimétrico resuelve el problema de la distribución de claves mediante el uso de claves públicas para el cifrado y privadas para el descifrado. Sin embargo, los sistemas asimétricos son significativamente más lentos en comparación con los simétricos y demandan una mayor capacidad de procesamiento debido a la longitud de las claves.

Aplicaciones prácticas

Cifrado simétrico

Dada su velocidad, el cifrado simétrico se emplea ampliamente para proteger información en numerosos sistemas informáticos contemporáneos. Por ejemplo, el Advanced Encryption Standard (AES) es utilizado por diversas entidades gubernamentales para cifrar información clasificada. AES reemplazó al antiguo Data Encryption Standard (DES), desarrollado en la década de 1970 como estándar de cifrado simétrico.

Cifrado asimétrico

El cifrado asimétrico encuentra aplicación en sistemas donde múltiples usuarios pueden necesitar cifrar y descifrar mensajes o paquetes de datos, especialmente cuando la velocidad y la potencia de procesamiento no son prioritarias. Un ejemplo sencillo es el correo electrónico cifrado, donde se puede emplear una clave pública para cifrar mensajes y una clave privada para descifrarlos.

Sistemas híbridos

En numerosas aplicaciones, se combinan el cifrado simétrico y asimétrico. Un ejemplo destacado de estos sistemas híbridos son los protocolos criptográficos Security Sockets Layer (SSL) y Transport Layer Security (TLS), desarrollados para garantizar comunicaciones seguras en Internet. Actualmente, los protocolos SSL se consideran inseguros y su uso no es recomendado, mientras que los protocolos TLS se consideran seguros y son ampliamente utilizados por los navegadores web modernos.

Cifrado en el contexto de las criptomonedas

Muchas billeteras de criptomonedas implementan métodos de cifrado para proporcionar un nivel adicional de seguridad a los usuarios finales. Los algoritmos de cifrado se utilizan cuando el usuario establece una contraseña para su archivo de billetera, que se emplea para acceder al software.

Sin embargo, existe una concepción errónea de que los sistemas blockchain utilizan algoritmos de cifrado asimétricos debido al uso de pares de claves públicas y privadas en Bitcoin y otras criptomonedas. Es importante aclarar que el cifrado asimétrico y las firmas digitales son dos aplicaciones distintas de la criptografía asimétrica (o criptografía de clave pública).

De hecho, no todos los sistemas de firma digital emplean cifrado, aunque utilicen claves públicas y privadas. Un mensaje puede firmarse digitalmente sin necesidad de cifrado. RSA es un ejemplo de algoritmo que puede utilizarse para firmar mensajes cifrados, pero el algoritmo de firma digital empleado en Bitcoin (denominado ECDSA) no implica cifrado.