Cómo funciona el cifrado: una guía para la protección de la privacidad digital

El cifrado es el proceso de convertir información legible, conocida como texto plano, en una forma ilegible llamada texto cifrado, utilizando un algoritmo matemático y un valor secreto denominado clave. Solo alguien que tenga la clave coincidente puede invertir el proceso y recuperar los datos originales. Este único mecanismo subyace en la mayoría de lo que hoy en día la gente llama "privacidad digital", desde la mensajería segura hasta las operaciones bancarias en línea.

Dos tipos básicos: cifrado simétrico y asimétrico

Los sistemas criptográficos generalmente se dividen en dos categorías. El cifrado simétrico utiliza una única clave secreta para bloquear y desbloquear datos: tanto el remitente como el receptor deben ya tener la misma clave, según la empresa de privacidad Proton. Esto hace que el cifrado simétrico sea rápido, pero crea un problema práctico: la clave en sí debe compartirse de alguna manera sin ser interceptada.

El cifrado asimétrico resuelve ese problema utilizando dos claves matemáticamente vinculadas: una clave pública que se puede compartir abiertamente y una clave privada que se mantiene en secreto. Los datos cifrados con una clave solo pueden ser descifrados con la otra, por lo que no hay necesidad de intercambiar un secreto por adelantado. La desventaja es la velocidad: Proton señala que el cifrado asimétrico es aproximadamente 1.000 veces más lento que el cifrado simétrico porque su matemática subyacente es mucho más compleja.

Debido a esta compensación, la mayoría de los sistemas del mundo real utilizan un enfoque híbrido: el cifrado asimétrico se utiliza brevemente para intercambiar una clave simétrica única a través de una red abierta, y luego el rápido algoritmo simétrico maneja los datos masivos reales. Esta combinación impulsa las conexiones del sitio web HTTPS, las redes privadas virtuales (VPN) y el correo electrónico cifrado, explica Proton.

AES: el estándar detrás de la mayoría del cifrado cotidiano

El algoritmo simétrico más utilizado es el Estándar de Cifrado Avanzado (AES), publicado por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de los EE.UU. el 26 de noviembre de 2001, como Estándar Federal de Procesamiento de Información (FIPS) 197. AES admite longitudes de clave de 128, 192 o 256 bits y procesa datos en bloques de 128 bits. NIST lo describe como un algoritmo aprobado por FIPS que se puede utilizar para proteger datos electrónicos, y se utiliza en sistemas gubernamentales y comerciales en todo el mundo.

Qué hace que el cifrado sea "de extremo a extremo"

No todo el cifrado ofrece el mismo nivel de protección. El cifrado estándar "en tránsito", como el protocolo TLS utilizado en HTTPS, protege los datos solo mientras se mueven entre un dispositivo y un servidor, pero los datos aún pueden ser legibles una vez que llegan a ese servidor. El cifrado de extremo a extremo (E2EE) va más allá: según IBM, los datos permanecen cifrados en tránsito y solo se descifran en el dispositivo del destinatario, lo que significa que ni siquiera el proveedor de servicios que transporta el mensaje puede leer su contenido.

IBM describe el E2EE como funcionando en cuatro etapas: un algoritmo convierte el mensaje en texto cifrado; el texto cifrado viaja a través de la red pareciendo caracteres aleatorios para cualquier interceptor; el dispositivo del destinatario utiliza una clave privada o compartida para restaurar el mensaje original; y luego los datos se verifican para su integridad y confirmar que no fueron manipulados en tránsito. IBM enumera plataformas de mensajería como WhatsApp, Signal e iMessage de Apple, así como gestores de contraseñas como 1Password y Bitwarden, como ejemplos de servicios que aplican cifrado de extremo a extremo.

Por qué las computadoras cuánticas están cambiando los estándares de cifrado

Los reguladores ya están preparándose para una amenaza futura: las computadoras cuánticas lo suficientemente potentes podrían, en teoría, romper los problemas matemáticos en los que se basa el cifrado asimétrico actual. El 13 de agosto de 2024, NIST aprobó tres nuevos Estándares Federales de Procesamiento de Información construidos específicamente para resistir ataques de computadoras clásicas y cuánticas, según el Centro de Recursos de Seguridad Informática (CSRC) de NIST.

Los tres estándares son FIPS 203, el Estándar de Mecanismo de Encapsulación de Clave Basado en Celosía Modular (derivado de la presentación CRYSTALS-Kyber); FIPS 204, el Estándar de Firma Digital Basado en Celosía Modular (derivado de CRYSTALS-Dilithium); y FIPS 205, el Estándar de Firma Digital Basada en Hash sin Estado (derivado de SPHINCS+). El CSRC de NIST declara que los estándares están "diseñados para resistir futuros ataques de computadoras cuánticas, que amenazan la seguridad de los estándares actuales," cubriendo tanto el intercambio de claves como las firmas digitales utilizadas para verificar que los datos no han sido alterados.

Qué significa esto para la privacidad cotidiana

Para la mayoría de las personas, la conclusión práctica es que el cifrado ya protege gran parte de la vida digital cotidiana por defecto — HTTPS asegura la navegación web, AES asegura el tráfico de archivos y Wi-Fi, y E2EE protege muchas aplicaciones de mensajería populares. El cambio continuo hacia estándares postcuánticos es principalmente un cambio de infraestructura de fondo, gestionado por organismos de estándares, fabricantes de dispositivos y proveedores de servicios, en lugar de algo que los usuarios individuales necesiten configurar ellos mismos.