UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE CUENCA

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1 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE CUENCA FACULTAD DE INGENIERÍAS CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Monografía previa a la obtención del título de Ingeniero Electrónico. USO DE CRIPTOGRAFÍA EN LA SEGURIDAD DE LA INFORMACIÓN EN INTERNET AUTORES: FRANCISCO JAVIER MEDINA ALVARADO VÍCTOR MANUEL MARCA LUDEÑA DIRECTOR: MSC. JUAN PABLO BERMEO CUENCA ECUADOR 2006

2 Certifico que bajo mi dirección el proyecto fue realizado por los señores: Francisco Javier Medina Alvarado y Víctor Manuel Marca Ludeña. Cuenca, 23 de Noviembre del (f) Msc. Juan Pablo Bermeo DIRECTOR i

3 Los conceptos desarrollados, análisis realizados y las conclusiones del presente trabajo, son de exclusiva responsabilidad de los autores. (f) (f) ii

4 DEDICATORIA A mis queridos Padres, Abuelita y Hermanos, quienes con dedicación, sacrificio y abnegable amor, supieron brindarme su apoyo en todos los momentos de mi vida y han hecho posible la culminación de mi carrera profesional. Víctor Manuel iii

5 DEDICATORIA A mi Madre, Hermanos y Familiares, quienes siempre han estado junto a mí apoyándome incondicionalmente a lo largo de mi existencia. Y gracias a los cuales hoy cumplo una de mis metas, ser profesional. De manera especial a mi Padre, quien ya no se encuentra entre nosotros. Francisco iv

6 AGRADECIMIENTO El hombre sabio sabe brindar sus conocimientos a quién no lo sabe, es generoso, así el Msc. Juan Pablo Bermeo con humildad y sencillez nos orientó en este trabajo de investigación; por lo que, le expresamos nuestro profundo e imperecedero agradecimiento, porque gracias a él, hoy culminamos con éxito nuestra tesina de grado. El sincero reconocimiento de gratitud a las autoridades y distinguidos catedráticos de la Universidad Politécnica Salesiana, por darnos la oportunidad de ser hombres útiles a la sociedad. A todos nuestros compañeros y compañeras, por la paciencia y apoyo que a lo largo de estos años de estudio supieron brindarnos. A todas y cada una de las personas que de una u otra manera, supieron brindarnos su colaboración para la realización del presente trabajo. Los Autores v

7 INDICE DE CONTENIDOS Pag. Prefacio. xii Capitulo 1 INTRODUCCIÓN A LA CRIPTOGRAFÍA 1.1 Definición de Criptografía Criptosistemas Sistemas de Cifra Clásicos Herramientas de la Criptografía Clásica Clasificación de los Criptosistemas Clásicos Hitos históricos en la Criptografía Clásica Algunos Métodos de Cifrado Clásicos La escítala El Cifrador de Polybios El Cifrador del César Cifradores por Sustitución Afín El Cifrador de Vigenère El Cifrador de Playfair El Cifrador de Vernam Sistemas de Cifra Moderna Clasificación de los Criptosistemas Modernos Cifrado en Flujo Algoritmos de cifrado en flujo RC RC4 con MAC Cifrado en Bloque Cifrado Simétrico o de clave secreta Tipos de ataques al esquema de cifrado simétrico Algoritmos de cifrado simétrico DES (Data Encryption Standard) Triple DES (DES3) IDEA. 13 vi

8 Cifrado Asimétrico o de clave pública Firmas Digitales Algoritmos de cifrado asimétrico El algoritmo de cifrado asimétrico RSA Otros algoritmos de clave pública Funciones de Resumen o Hash Algoritmos Generadores de Resúmenes Algoritmo MD El Algoritmo SHA-1 20 Capitulo 2 INTRODUCCIÓN A LA SEGURIDAD INFORMÁTICA 2.1 Definición de Seguridad Informática División de la Seguridad Informática Seguridad Física Seguridad Lógica Principios de la Seguridad Informática Amenazas y Debilidades de un Sistema de Información Definición de Sistema de Información Amenazas de un Sistema de Información Interrupción Intercepción Modificación Generación Ataques pasivos Ataques activos Debilidades de un Sistema de Información Aspectos fundamentales de la Seguridad Informática Confidencialidad Integridad Disponibilidad Sistema de Cifra Esquema de un Criptosistema Recomendaciones de Bacon y Kerckhoffs.. 29 vii

9 2.8.1 Recomendaciones de Bacon Recomendaciones de Kerckhoffs Fortalezas de la Cifra y Tipos de Ataques Fortaleza de la cifra Tipos de ataques Servicios de Seguridad Informática Autenticación o validación de identificación No repudio Control de acceso Cifrado Firma digital Tráfico de relleno Control de encaminamiento Unicidad 33 Capitulo 3 CALIDAD DE INFORMACIÓN Y PROGRAMAS MALIGNOS 3.1 Concepto de Información Desde el punto de vista de la Ingeniería Desde el punto de vista de la empresa Importancia de la Información Vulnerabilidad de la Información Acciones en Contra de los Datos Ataques y Delitos Informáticos Fraude Sabotaje Chantaje Mascarada Espionaje Virus Gusano o Worm Caballos de Troya o Troyanos Spam o correo no deseado Ataques y Delitos Recientes. 38 viii

10 3.7 Aparecerán Nuevos Ataques Introducción a Virus Informáticos Historia de los virus informáticos Tipos de virus informáticos Inofensivos o Benignos Malignos Métodos de Contagio Medidas básicas de prevención.. 40 Capitulo 4 GESTIÓN DE SEGURIDAD 4.1 Protección de los datos Protección física Eavesdropping Backups Radiaciones Electromagnéticas Protección lógica Criptografía Criptografía simétrica Criptografía de clave pública Firmas digitales Certificados electrónicos Cortafuegos o firewalls Virus y antivirus Autentificación Análisis de riesgos Identificación de recursos Identificación de amenazas Medidas de protección Políticas de seguridad Leyes de seguridad informática en Ecuador Planes de contingencia y recuperación ante desastres Plan de reducción de riesgos Plan de recuperación de desastres ix

11 Actividades previas al desastre Establecimiento de plan de acción Formación de equipos operativos Formación de equipos de evaluación Actividades durante el desastre Plan de emergencias Formación de equipos Entrenamiento Actividades después del desastre Evaluación de daños Priorización de actividades del plan de acción Ejecución de actividades Evaluación de resultados Capitulo 5 APLICACIÓN DE LA SEGURIDAD EN INTERNET 5.1 Introducción a IP Servicios Protocolo de interconexión Múltiples protocolos cliente Entrega de datagramas Independencia del nivel de interfaz de red Fragmentación y reensamblado Extensible mediante las opciones de IP Tecnologías de datagramas por conmutación de paquetes Datagrama de IP Cabecera de IP Datos de IP Clases de direcciones IP Direcciones de clase A Direcciones de clase B Direcciones de clase C Clases adicionales de direcciones Clase D.. 64 x

12 Clase E Spyware o programas espía Características Como eliminar el Spyware Spam o correo basura Como eliminar el Spam Phishing o fraude Cómo evitarlo? Pharming Evitar el Pharming Seguridad en transacciones comerciales Métodos de pago PayPal Google Checkout Productos comerciales de seguridad Firewalls Antivirus.. 74 Conclusiones y Recomendaciones...77 Bibliografía.. 79 xi

13 PREFACIO En los primeros años de la existencia de las computadoras, los investigadores universitarios y los empleados corporativos las utilizaban para, el envío de correo electrónico y para compartir impresoras respectivamente. La seguridad no recibió mucha atención en esos tiempos. Pero ahora, cuando millones de ciudadanos comunes usan redes para sus transacciones bancarias, compras y declaraciones de impuestos, la seguridad de las redes se convierte en un problema potencial de grandes proporciones. En los siguientes capítulos estudiaremos la seguridad de las redes desde varios puntos de vista, señalaremos varios peligros, algoritmos y protocolos para hacer más seguras las redes. La seguridad se ocupa de garantizar que los curiosos no puedan leer, o peor aún, modificar mensajes dirigidos a otros destinatarios; se preocupa por la gente que intenta acceder a servicios remotos no autorizados; también de verificar que un mensaje proviene en realidad de una determinada institución o empresa; del problema de captura y reproducción de mensajes legítimos; y de la gente que intenta negar que envió ciertos mensajes. Los problemas de seguridad de las redes pueden dividirse en términos generales en cuatro áreas interrelacionadas: secreto, validación de identificación, no repudio y control de integridad. El secreto tiene que ver con mantener la información fuera de las manos de usuarios no autorizados. La validación de identificación se encarga de determinar con quién se está hablando antes de revelar información delicada o hacer un trato de negocios. El no repudio se encarga de las firmas y el control de integridad de cómo asegurarse de que un mensaje recibido realmente fue el enviado, y no algo que un adversario malicioso modificó en el camino por su propia cuenta. xii

14 CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN A LA CRIPTOGRAFÍA Cuando se realiza cualquier tipo de transacción comercial en Internet, como por ejemplo, comprar una entrada para un espectáculo, revisar el estado de cuenta en el banco, ingresar la clave de correo electrónico en hotmail o yahoo, etc., debemos estar seguros de que éstas acciones se realizan sobre una página segura del tipo https (secure), con el fin de evitar que curiosos puedan leer o peor aún, modificar información de nuestro interés. Al final de éste capitulo conoceremos que es la criptografía, así como las diferentes técnicas de protección (cifrado) de la información, y las aplicaciones de la criptografía. 1.1 DEFINICIÓN DE CRIPTOGRAFÍA La palabra Criptografía proviene del griego "kryptos" que significa oculto, y "graphia", que significa escritura, y su definición según el diccionario es "el arte de escribir con clave secreta o de un modo enigmático". Esta definición puede ser muy interesante y llamativa, pero resulta muy poco ajustada para los tiempos actuales. Una definición más técnica de Criptografía sería la siguiente: Rama inicial de las Matemáticas y en la actualidad también de la Informática y la Telemática, que hace uso de métodos y técnicas con el objeto principal de cifrar, y por tanto proteger, un mensaje o archivo por medio de un algoritmo, usando una o más claves. Esto dará lugar a diferentes tipos de sistemas de cifra, denominados criptosistemas, que nos permiten asegurar al menos tres de los cuatro aspectos básicos de la seguridad informática: la confidencialidad o secreto del mensaje, la integridad del mensaje y autenticidad del emisor, así como el no repudio mutuo entre emisor (cliente) y receptor (servidor) CRIPTOSISTEMAS Un criptosistema es una agrupación de: - Un conjunto de mensajes sin cifrar (M). - Un conjunto de mensajes cifrados (C). 1 RAMIO, Jorge. Libro Electrónico de Seguridad Informática y Criptografía Versión 4.1, 6 ta. Edición, Madrid-España 2006, p.39. 1

15 - Un conjunto de claves (k). - Un conjunto de transformaciones de cifrado (E k ). - Un conjunto de transformaciones de descifrado (D k ). Cualquier criptosistema debe cumplir la condición: D k (E k (m)) = m. Es decir, si aplicamos la transformación de descifrado al mensaje cifrado, usando la clave adecuada (k), obtenemos de nuevo el mensaje en claro m. 1.3 SISTEMAS DE CIFRA CLÁSICOS Los sistemas de cifra clásica están asociados a las fascinantes máquinas de cifrar, que adquirieron gran fama tras su uso en la Gran Guerra y en la Segunda Guerra Mundial, y más aún, remontándonos a siglos pasados, con los métodos, técnicas y artilugios utilizados por emperadores, gobernantes, militares y en general diversas civilizaciones para mantener sus secretos a buen recaudo Herramientas de la Criptografía Clásica La criptografía clásica hace uso de dos técnicas básicas orientadas a caracteres, y que siglos más tarde Shannon usaría como herramientas para fortalecer la cifra, estas técnicas son: Técnicas de sustitución: Cada letra o grupo de letra se reemplaza por otra letra o grupo de letras para disfrazarla. Esta técnica conserva el orden de los símbolos del texto original. Técnicas de transposición o permutación: En contraparte a la técnica de sustitución, en ésta se reordenan las letras mediante un algoritmo específico, pero no se disfrazan Clasificación de los Criptosistemas Clásicos La figura 1.1, muestra una clasificación de los sistemas de cifra clásicos, en donde se incluyen algunos cifradores típicos a modo de ejemplo. Estos sistemas de cifra se clasificarán, básicamente, en aquellos que utilizan técnicas de sustitución y aquellos que utilizan técnicas de transposición sobre los caracteres de un texto en claro, ambas técnicas propuestas por Shannon para lograr la confusión y difusión, respectivamente. 2

16 MÉTODOS DE CIFRA CLÁSICOS TRANSPOSICIÓN SUSTITUCIÓN GRUPOS Escítala MONOALFABÉTICA POLIALFABÉTICA SERIES COLUMNAS/FILA MONOGRÁMICA POLIGRÁMACA ALFABETO ESTÁNDAR Cifrador de César DIGRÁMICA Cifrado de Playfair N-GRÁMICA Cifrado de Hill ALFABETO MIXTO TRANSFORMACIÓN Cifrador sustitución Afín PERIÓDICA NO PERIÓDICA Cifrador de Vernam ALFABETOS PROGRESIVOS Máquina Enigma ALFABETOS LINEALES ALFABETO ESTÁNDAR Cifrados de Vigenère ALFABETO MIXTO Figura 1.1. Clasificación de los métodos clásicos de cifra y algunos ejemplos Hitos históricos en la Criptografía La criptografía clásica abarca desde tiempos inmemoriales hasta la mitad del siglo XX. El punto de inflexión en ésta clasificación la marcan tres hechos relevantes: C I F R A D O D I G I T A L En el año 1948 se publica el estudio de Claude Shannon sobre la Teoría de la Información. En 1974 aparece el estándar de cifra DES. Y en el año 1976 se publica el estudio realizado por Whitfield Diffie y Martin Hellman sobre la aplicación de funciones matemáticas de un solo sentido a un modelo de cifra, denominado cifrado con clave pública Algunos Métodos de Cifrado Clásicos A continuación describiremos algunos métodos de cifrado de la clasificación de los criptosistemas clásicos. 3

17 La escítala Fue utilizada por los espartanos en el siglo V a.c., puede considerarse como el primer sistema de criptografía por transposición, que se caracteriza por ocultar el significado de un texto alterando el orden de los signos que lo conforman. El método de la escítala era extremadamente sencillo, el mensaje se escribía en una cinta y se enrollaba en un bastón que servía como clave; el mensaje solo podía leerse cuando se enrollaba la cinta en un bastón del mismo diámetro que poseía el destinatario lícito del mensaje. En la figura 1.2, se representa este método de cifrado. Figura 1.2. Representación del método de la escítala En la figura 1.2, la cinta llevará el mensaje M = ASI CIFRABAN CON LA ESCITALA; si bien en ella sólo podrá leerse el criptograma C = AACSNIICTCOAINLFLARAAEBS El cifrador de Polybios En el siglo II a.c., encontramos el cifrador por sustitución de caracteres más antiguo que se conoce. Atribuido al historiador griego Polybios, el cifrador consistía en hacer corresponder a cada letra del alfabeto un par de letras que indicaban la fila y la columna en la cual aquella se encontraba, en un recuadro de 5x5 = 25 caracteres. En la figura 1.3, se muestra una tabla para cifrar de Polybios adaptada al inglés, con un alfabeto de cifrado A, B, C, D y E; aunque también se suele representar el alfabeto con los números 1, 2, 3, 4 y 5. Figura 1.3. Tablas de cifrar de Polybios Entonces en éste método, la letra A se cifrará como AA, y la H como BC, etc. Por ejemplo si tenemos el mensaje: M = QUE BUENA IDEA LA DEL GRIEGO. 4

18 El criptograma sería: C = DADEAE ABDEAECCAA BDADAEAA CAAA ADAECA BBDBBDAEBBCD. Y usando el alfabeto numérico tenemos: C = El cifrador del César En el siglo I a.c., aparece un cifrador básico llamado el cifrador del César en honor al emperador Julio César y en el cual ya se aplicaba una transformación del texto en claro del tipo monoalfabética. El cifrador estaba basado en la sustitución de una letra por la situada tres puestos después en el alfabeto latino. En la figura 1.4, se muestra el alfabeto y por tanto la transformación que utiliza este cifrador por sustitución de caracteres para el alfabeto castellano de 27 letras. M i A B C D E F G H I J K L M N Ñ O P Q R S T U V W X Y Z C i D E F G H I J K L M N Ñ O P Q R S T U V W X Y Z A B C Figura 1.4. Alfabeto del cifrador del César para el lenguaje castellano Entonces tenemos: Cifrado: C i = M i + 3 mod 27 Descifrado: M i = C i - 3 mod 27. Por ejemplo si tenemos el mensaje: M 1 = AL CÉSAR LO QUE ES DEL CÉSAR. El criptograma sería: C 1 = DÑ FHVDU ÑR TXH HV GHÑ FHVDU Cifradores por sustitución afín En los cifradores genéricos, si se cumple que la constante de decimación a es mayor que 1 y la constante de desplazamiento b distinto de cero, hablamos de cifra por transformación afín. Las ecuaciones serán en este caso: C i M i a M b modn a 1 i C b mod n La ecuación de descifrado también puede ser escrita como: M i a 1 i C n b mod n i Por ejemplo encontremos el alfabeto de cifrado monoalfabético para la siguiente relación de transformación 4 M 5 mod 27 Solución: C. i i M i A B C D E F G H I J K L M N Ñ O P Q R S T U V W X Y Z C i F H N Q U Y C G K Ñ R V Z D H L O S W A E I M P T X B 5

19 C C C A 5 mod mod 27 5 F 4 B 5 mod mod 27 9 J 4 C 5 mod mod N, etc El cifrador de Vigenère El cifrador polialfabético más conocido es el sistema de Vigenère, así denominado en honor al criptólogo francés Blaise de Vigenère ( ). El sistema utiliza el mismo método que el cifrador del César, esto es una sustitución monográmica por desplazamiento de k caracteres en el texto, con la diferencia de que dicho desplazamiento viene indicado por el valor numérico asociado a uno de los caracteres de una clave que se escribe cíclicamente bajo el mensaje como de indica a continuación: TEXTO: E N U N L U G A R D E L A M A N C H A D E C U Y O N O M B... CLAVE: C E R V A N T E S C E R V A N T E S C E R V A N T E S C E A B C D E F G H I J K L M N Ñ O P Q R S T U V W X Y Z Entonces, en éste caso la clave CERVANTES tendrá una periodicidad de 9, pues son los caracteres que forman ésta palabra. Los caracteres cifrados serán entonces de la siguiente manera: E + C = (4 + 2) mod 27 = 6 = G U + N = ( ) = H N + E = (13 + 4) mod 27 = 17 = Q G + T = (6 + 20) = 26 = Z U + R = ( ) mod 27 = 12 = M A + E = (0 + 4) = 4 = E N + V = ( ) mod 27 = 8 = I R + S = ( ) = 10 = K L + A = (11 + 0) mod 27 = 11 = L D + C = (3 + 2) = 5 = F, etc. Entonces el resultado final será el criptograma: C = GQMIL HZEKF ICVMN GGZCH VXULI Cifrador de Playfair El cifrador de Playfair en realidad fue inventado por Charles Wheatstone. No obstante, se le atribuye a su amigo el científico Lyon Playfair quien lo presenta a las autoridades inglesas de la época. Este sistema consiste en separar el texto en claro en digramas y proceder a su cifra de acuerdo a una matriz alfabética de dimensiones 5x5 en la cual se encuentran representadas 25 de las 26 letras del alfabeto inglés. 6

20 Para que éste método de cifra presente un mayor nivel de seguridad, se incluirá al comienzo de dicha matriz una clave que se escribe a partir de la primera fila omitiendo las letras repetidas. A continuación de dicha clave, se distribuyen las restantes letras del alfabeto hasta completar toda la matriz. Este método de cifrado debe cumplir las siguientes condiciones: Si M 1 M 2 están en la misma fila, C 1 C 2 son los dos caracteres de la derecha. Si M 1 M 2 están en la misma columna, C 1 C 2 son los dos caracteres de abajo. Si M 1 M 2 están en filas y columnas distintas, C 1 será la letra de la intersección horizontal del M 1 respecto al M 2 y C 2 será la letra de la intersección vertical del M 1 respecto al M 2. El conteo de los caracteres en la matriz es circular. Por ejemplo si la clave es K = BEATLES, cifremos el mensaje M = WITH A LITTLE HELP FROM MY FRIENDS. La matriz será: B E A T L S C D F G H I/J K M N O P Q R U V W X Y Z Figura 1.5. Matriz alfabética de Playfair M = WI TH AL IT TL EH EL PF RO MX MY FR IE ND SX En M se rompe la doble M adicionando una X y se rellena la final con una X; entonces: C = EP BM TB ME LB BI AB RC UP KY RT MY PC KG DV Cifrador de Verman En 1917 Gilbert Vernam propone un cifrador por sustitución binaria con clave de un solo uso (one-time pad) basado en el código Baudot de 5 bits: - La operación de cifra es la función XOR. - Usa una secuencia cifrante binaria y aleatoria S que se obtiene a partir de una clave secreta K compartida por emisor y receptor. - El algoritmo de descifrado es igual al de cifrado por la involución de la función XOR. - La clave será tan larga o más que el mensaje y se usará una sola vez. 7

21 En la figura 1.6, se muestra un cifrador de Verman binario. Figura 1.6. Esquema de un cifrador de Verman binario Por ejemplo, usando el código de Baudot que se encuentra en la tabla 1.1, cifre el mensaje M = BYTES con la clave K = VERNAM. Tabla 1.1. Código Baudot (cifrador de Vernam) Código Binario Carácter Código Binario Carácter Blanco T E Z = L A W Espacio H S Y I P U Q < O D B R G J N M F X C V K Fuente: Jorge Ramió Aguirre. Libro Electrónico de Seguridad Informática y Criptografía Versión 4.1. Sexta edición de 1 de Marzo de Madrid (España). Capitulo 21. Haciendo la suma OR exclusivo tenemos: B V = = = U Y E = = = H T R = = = G Entonces, C = UHGFI E N = = = F S A = = = I 1.4 SISTEMAS DE CIFRA MODERNA La criptografía moderna utiliza las mismas ideas básicas de la criptografía clásica, la transposición y sustitución, pero su orientación es distinta. Tradicionalmente los criptógrafos han usado algoritmos sencillos y se han apoyado en claves muy largas para la seguridad. Hoy día es lo inverso: el objetivo es hacer el algoritmo de cifrado tan complicado y rebuscado que inclusive el criptoanalista obteniendo cantidades enormes de texto cifrado a su gusto, no será capaz de entender nada. 8

22 1.4.1 Clasificación de los Criptosistemas Modernos En la figura 1.7, se muestra la clasificación de los Criptosistemas Modernos. MÉTODOS DE CIFRA MODERNA CIFRADO EN FLUJO CIFRADO EN BLOQUE A5; RC4 Telefonía móvil, Internet y WLAN. CLAVE PÚBLICA CLAVE SECRETA EXPONENCIACIÓN SUMA/PRODUCTO DES; T-DES; CAST; IDEA; AES; RC5... RSA; ElGamal Uso en intercambio de clave y en firma digital. Curvas Elípticas/Mochilas CE: intercambio clave y firma digital. Mochilas: protección de SW mediante dispositivo HW. Cifrado propio de la información en una sesión en Internet o en una red. También se usa en cifrado local. Figura 1.7. Clasificación de los Criptosistemas Modernos. Fuente: Jorge Ramió Aguirre. Libro Electrónico de Seguridad Informática y Criptografía Versión 4.1. Sexta edición de 1 de Marzo de Madrid (España). Capitulo Cifrado en flujo Los cifradores de flujo son algoritmos de cifrado que pueden realizar la encriptación incrementalmente, convirtiendo el texto en claro en texto cifrado bit a bit. Esto se logra construyendo un generador de flujo de clave. Un flujo de clave es una secuencia de bits de tamaño arbitrario que puede emplearse para oscurecer los contenidos de un flujo de datos combinando el flujo de clave con el flujo de datos mediante la función XOR. Si el flujo de clave es seguro, el flujo de datos cifrados también lo será Algoritmos de cifrado en flujo RC4 Se caracteriza por utilizar la misma información de entrada que ha de cifrar para la generación de un número pseudoaleatorio que utilizará como clave, realizando un XOR entre la entrada y la clave. Esto significa que tanto el cifrado como el descifrado son operaciones idénticas. No se debe utilizar la misma clave más de una vez, ya que al utilizar un XOR como operación básica un atacante podría fácilmente descubrirla (XOR(XOR(X)) = X). La clave varía de 8 a 2048 bits. 9

23 RC4 con MAC Es una extensión del RC4 que busca asegurar la integridad en los datos mediante el uso de una función MAC (es una función que asegura la integridad de los datos, a partir del mensaje genera una secuencia de bits de tal forma que si es modificado, el receptor puede saberlo) Cifrado en bloque Un cifrador en bloque procesa una entrada de texto nativo en bloques de tamaño fijo, por lo general de 8 ó 16 bytes (64 ó 128 bits), y produce un bloque de texto cifrado de igual tamaño para cada bloque de texto nativo Cifrado Simétrico o de clave secreta También llamado cifrado convencional, este tipo de cifrado era el único que se usaba, antes de la aparición del cifrado de clave pública en los 70. El cifrado simétrico ha sido usado para las comunicaciones secretas por incontables individuos y grupos como, diplomáticos, militares y comerciantes. Es el cifrado que más se usa actualmente en el mundo. Un sistema de cifrado simétrico tiene cinco componentes, como se muestra en la figura 1.8. Figura 1.8. Modelo simplificado de cifrado simétrico 1. Texto nativo («plaintext»): Es el mensaje original o datos que actúan como entrada al algoritmo. 2. Algoritmo de cifrado: Lleva a cabo varias sustituciones y transformaciones en el texto nativo. 10

24 3. Clave secreta: Es también una entrada al algoritmo de cifrado. Las sustituciones y transformaciones exactas realizadas por el algoritmo dependen de la clave. 4. Texto cifrado: Es el mensaje aleatorio que se produce en la salida. Depende del texto nativo y de la clave secreta. 5. Algoritmo de descifrado: Es esencialmente el algoritmo de cifrado ejecutado al revés. Toma como entrada el texto cifrado y la clave secreta y produce el texto nativo original. Existen dos requisitos para la utilización segura del cifrado simétrico: Se necesita un algoritmo de cifrado robusto. Este algoritmo debería permitir que el oponente sea incapaz de descifrar el texto o descubrir la clave incluso si él posee un determinado número de textos cifrados junto a los textos nativos que producen los textos cifrados. El emisor y el receptor deben haber obtenido copias de la clave de una forma segura y deben mantenerla en secreto Tipos de ataques al esquema de cifrado simétrico Criptoanálisis: Este tipo de ataque explota las características del algoritmo para intentar deducir el texto nativo específico o deducir la clave que se está utilizando. Si el ataque tiene éxito en deducir la clave, el efecto es catastrófico: todos los mensajes antiguos y futuros cifrados con esa clave están comprendidos. Fuerza bruta: Es intentar cada clave posible en un trozo de texto cifrado hasta que se obtenga una traducción inteligible del texto nativo Algoritmos de cifrado simétrico Los dos algoritmos convencionales más importantes, de los cifradores simétricos son DES y el IDEA El estándar de cifrado de datos (DES, Data Encryption Standard) Es el esquema de cifrado más utilizado mundialmente, adoptado en 1977 por el Buró Nacional de Estándares, ahora el Instituto nacional de Estándares y Tecnología (NIST, Nacional Institute of Standars and Technology). 11

25 El esquema global de cifrado DES se muestra en la figura 1.9. El texto nativo debe tener una longitud de 64 bits y la clave 56 bits; los textos más grandes se procesan en bloques de 64 bits. Clave de 56 bits Texto nativo de 64 bits.. Permutación inicial Preferencia de permutación 1 Iteración 1 K 1 Preferencia de permutación 2 Desplazamiento circular a la izquierda Iteración 2 K 2 Preferencia de permutación 2 Desplazamiento circular a la izquierda Iteración 16 K 16 Preferencia de permutación 2 Desplazamiento circular a la izquierda Intercambio de 32 bits Permutación inicial inversa. Texto cifrado de 64 Figura 1.9. Esquema general de algoritmo de cifrado DES El lado izquierdo de la figura 1.9, muestra que el procesamiento del texto nativo se realiza en tres fases. Primero, los 64 bits del texto nativo se transforman por medio de una permutación inicial (IP). A esto le sigue una fase que consta de 16 iteraciones de la misma función. La salida de la última iteración (la 16) consta de 64 bits que son función del texto nativo y la clave. La mitad izquierda y la derecha se intercambian para producir la salida previa. Finalmente la salida previa se permuta con IP -1, que es la inversa de la función de permutación inicial, para producir los 64 bits de texto cifrado. 12