Criptografía: de los cifrados antiguos a blockchain. Guía completa de la seguridad de la información en la era digital

Qué es la criptografía en términos sencillos

La esencia y la importancia de la criptografía

La criptografía va más allá del simple cifrado; es la ciencia que se encarga de garantizar la confidencialidad, la integridad de los datos, la autenticación y el no repudio.

Criptografía (del griego antiguo κρυπτός, "oculto", y γράφω, "escribir") es la disciplina que protege la información transformándola.

Principales objetivos de la criptografía:

• Confidencialidad: Solo los usuarios autorizados pueden acceder a la información.
• Integridad de los datos: Asegura que la información no se modifique durante la transmisión o el almacenamiento.
• Autenticación: Permite comprobar la autenticidad de la fuente o del usuario.
• No repudio: Impide que el remitente niegue haber enviado un mensaje o una transacción.

Dónde y por qué se utiliza la criptografía

La criptografía está presente en muchos aspectos de la vida diaria:

• Sitios web seguros (HTTPS): Protege los datos que se transmiten entre usuarios y servidores.
• Mensajerías: Ofrece cifrado de extremo a extremo para los mensajes.
• Correo electrónico: Permite cifrado y firmas digitales mediante PGP o S/MIME.
• Redes inalámbricas: Protege las conexiones con protocolos WPA2/WPA3.
• Tarjetas bancarias: Utiliza algoritmos criptográficos en los chips EMV.
• Banca y pagos online: Aplica protección criptográfica en varias capas.
• Firmas digitales: Garantiza la autenticidad documental.
• Criptomonedas: Blockchain emplea funciones hash criptográficas y firmas digitales.
• Protección de datos: Encripta discos duros, bases de datos y archivos.
• VPN (Red Privada Virtual): Cifra el tráfico de Internet.

Criptografía vs. cifrado: ¿cuál es la diferencia?

• Cifrado: Consiste en transformar datos legibles en un formato ilegible mediante algoritmos y claves.
• Criptografía: Es la ciencia que abarca el desarrollo y análisis de algoritmos, criptoanálisis, protocolos, gestión de claves, funciones hash y firmas digitales.

Breve historia de la criptografía

De la antigüedad al presente: resumen

Mundo antiguo: Los primeros mensajes cifrados conocidos proceden del Antiguo Egipto (hacia 1900 a.C.), con jeroglíficos poco habituales. En la Esparta clásica (siglo V a.C.) se empleaba la escítala, una vara de diámetro concreto.

Época clásica y medieval: El célebre cifrado César (siglo I a.C.) usaba desplazamientos de letras. Al-Kindi y otros eruditos árabes del siglo IX desarrollaron el análisis de frecuencias. El cifrado Vigenère (siglo XVI) se popularizó en Europa.

Era moderna y Primera Guerra Mundial: Descifrar el telegrama Zimmermann fue clave para la entrada de EE. UU. en la guerra.

Segunda Guerra Mundial: La máquina Enigma alemana y su descifrado por los Aliados (Alan Turing) fueron determinantes.

Era de la informática: En 1949, Claude Shannon publica "Communication Theory of Secrecy Systems". En los años 70 se crea el DES (Data Encryption Standard). En 1976, Diffie y Hellman presentan la criptografía de clave pública, seguida del algoritmo RSA (Rivest, Shamir, Adleman).

Cifrados icónicos en la historia

• Escítala: Cifrado por transposición.
• Cifrado César: Sustitución simple por desplazamiento.
• Cifrado Vigenère: Cifrado polialfabético con palabra clave.
• Máquina Enigma: Dispositivo electromecánico basado en rotores.

El salto a la criptografía digital

La diferencia principal entre criptografía digital y clásica está en el uso de las matemáticas y la potencia informática.

Hitos destacados en la transición:

• Formalización: Shannon aportó una base matemática rigurosa.
• Estandarización: Los estándares permitieron la compatibilidad y su adopción global.
• Criptografía asimétrica: La clave pública resolvió el problema de la distribución segura de claves.
• Aumento de la capacidad de cómputo: Hizo viables algoritmos más complejos.

Métodos y algoritmos criptográficos

Criptografía simétrica y asimétrica

Criptografía simétrica (clave secreta):

• Utiliza la misma clave para cifrado y descifrado
• Permite gran velocidad de procesamiento
• Plantea dificultades para intercambiar claves de forma segura

Criptografía asimétrica (clave pública):

• Se basa en un par de claves pública y privada matemáticamente relacionadas
• Resuelve el problema del intercambio de claves
• Permite firmar digitalmente
• Es más lenta que la simétrica

Ejemplos de algoritmos:

Simétricos: DES, 3DES, AES, Blowfish, Twofish, GOST 28147-89, GOST R 34.12-2015

Asimétricos: RSA, ECC (Elliptic Curve Cryptography), Diffie-Hellman, ElGamal, GOST R 34.10-2012

¿Cómo se combinan? Es habitual un enfoque híbrido: la criptografía asimétrica intercambia de forma segura la clave secreta, que se usa después para cifrar grandes volúmenes de datos con un algoritmo simétrico.

Funciones hash criptográficas

Estas funciones matemáticas convierten datos de cualquier longitud en una cadena de salida de longitud fija.

Propiedades esenciales:

• Unidireccionalidad: Es prácticamente imposible reconstruir la entrada original a partir del hash.
• Determinismo: La misma entrada siempre produce el mismo hash.
• Resistencia a colisiones: Es sumamente improbable hallar dos entradas distintas con el mismo hash.
• Efecto avalancha: Un cambio mínimo en la entrada altera radicalmente el hash.

Aplicaciones:

• Verificación de la integridad de datos
• Almacenamiento seguro de contraseñas
• Firmas digitales
• Tecnología blockchain

Ejemplos de algoritmos: MD5, SHA-1, SHA-2 (SHA-256, SHA-512), SHA-3, GOST R 34.11-2012

Criptografía cuántica y perspectivas

El desarrollo de ordenadores cuánticos amenaza gravemente a la mayoría de algoritmos asimétricos actuales.

Dos grandes líneas de avance:

Criptografía poscuántica (PQC): Desarrollo de nuevos algoritmos resistentes a ataques clásicos y cuánticos, basados en problemas matemáticos alternativos.

Criptografía cuántica: Protege la información mediante principios de mecánica cuántica. La distribución cuántica de claves (QKD) permite a dos partes crear una clave secreta común y detectar al instante cualquier intento de interceptación.

Criptografía y esteganografía

• Criptografía: Oculta el contenido del mensaje, haciéndolo ilegible sin la clave.
• Esteganografía: Oculta la existencia del mensaje secreto insertándolo en otro objeto (imagen, audio, vídeo o texto).

La combinación de criptografía y esteganografía aporta una doble protección.

Aplicaciones modernas de la criptografía

Criptografía en Internet y mensajería

TLS/SSL (Transport Layer Security / Secure Sockets Layer)

Base de la seguridad en Internet (HTTPS):

1. Autentica servidores
2. Establece canales seguros mediante intercambio de claves
3. Cifra todo el tráfico entre navegadores y servidores

Cifrado de extremo a extremo (E2EE)

Presente en mensajerías seguras (Signal, WhatsApp, Threema). Los mensajes se cifran en el dispositivo del remitente y solo el destinatario puede descifrarlos.

DNS sobre HTTPS (DoH) / DNS sobre TLS (DoT)

Cifra las consultas DNS y protege la actividad de navegación.

Correo electrónico seguro (PGP, S/MIME)

Permite cifrar correos y firmar digitalmente para autenticación.

Firmas digitales y seguridad bancaria

Firma electrónica/digital (ES/DS)

Mecanismo criptográfico que valida la autoría e integridad de documentos electrónicos. El documento se resume mediante hash y ese hash se cifra con la clave privada del firmante.

Aplicaciones: Gestión documental legal, reporting financiero, negociación electrónica, confirmación de operaciones.

Seguridad bancaria:

• Banca online: Protección de sesiones con TLS/SSL, cifrado de bases de datos
• Tarjetas bancarias (EMV): Claves criptográficas y autenticación
• Sistemas de pago: Protocolos avanzados de autorización criptográfica
• Cajeros automáticos: Cifrado de comunicaciones y protección de PIN
• Seguridad en las transacciones: Protección robusta con técnicas criptográficas

Criptografía en empresas y organismos públicos

• Protección de datos corporativos: Cifrado de bases de datos, documentos y archivos confidenciales
• Comunicaciones seguras: VPN, correo y mensajería corporativa cifrados
• Gestión documental segura: Gestión electrónica de documentos con firmas digitales
• Comunicaciones clasificadas: Uso de soluciones criptográficas certificadas para información estatal
• Sistemas de control de acceso: Autenticación y autorización criptográfica

Criptografía en sistemas corporativos rusos (1C)

En Rusia, la plataforma "1C:Enterprise" integra herramientas de protección criptográfica de la información (CIPT).

Obligatoria para:

• Informes electrónicos: Presentación ante el Servicio Federal de Impuestos, Fondo de Pensiones y Fondo de Seguro Social mediante firmas digitales cualificadas
• Gestión digital de documentos (EDM): Intercambio legal de documentos con socios
• Participación en compras públicas: Operaciones en plataformas electrónicas de contratación (ETP)
• Protección de datos: Cifrado de bases de datos o registros concretos

La criptografía en el mundo

Rusia: logros y servicios criptográficos

Contexto histórico: Los matemáticos soviéticos contribuyeron de forma decisiva a la teoría de códigos y la criptografía.

Normas estatales (GOST):

• GOST R 34.12-2015: Estándar de cifrado simétrico en bloque (Kuznyechik, Magma)
• GOST R 34.10-2012: Estándar para algoritmos de firma digital
• GOST R 34.11-2012: Estándar de función hash criptográfica "Streebog"

Autoridades regulatorias:

• FSB de Rusia: Regula el desarrollo, producción y distribución criptográfica y aprueba estándares
• FSTEC de Rusia: Supervisa la seguridad técnica de la información

Estados Unidos

• NIST: Lidera la estandarización (DES, AES, SHA)
• NSA: Desarrolla y analiza criptografía
• Sólido sector académico y privado

Europa

• ENISA: Agencia europea de ciberseguridad
• GDPR: Exige medidas técnicas para la protección de datos personales
• Centros nacionales en Alemania, Francia, Reino Unido y otros

China

• Normas propias: SM2, SM3, SM4
• Criptografía controlada por el Estado
• Investigación cuántica activa

Estándares internacionales de criptografía

• ISO/IEC: Estándares de criptografía (ISO/IEC 18033, 9797, 11770)
• IETF: Estándares de Internet (TLS, IPsec, PGP)
• IEEE: Estándares para tecnologías de red (Wi-Fi)

La criptografía como profesión

Perfiles y competencias más demandados

Criptógrafo (investigador): Desarrolla nuevos algoritmos y protocolos; requiere alto nivel en matemáticas.

Criptoanalista: Analiza y busca vulnerabilidades en cifrados; trabaja en defensa e inteligencia.

Ingeniero de seguridad de la información: Aplica herramientas criptográficas para proteger sistemas y datos.

Desarrollador de software seguro: Utiliza librerías criptográficas en el desarrollo de aplicaciones seguras.

Pentester: Identifica vulnerabilidades, incluidas las debidas a configuraciones criptográficas incorrectas.

Competencias clave

• Sólida base matemática
• Conocimiento de algoritmos y protocolos criptográficos
• Programación (Python, C++, Java)
• Conocimientos de redes y protocolos
• Experiencia con sistemas operativos
• Pensamiento analítico
• Atención al detalle
• Formación continua

Dónde aprender criptografía

• Universidades: MIT, Stanford, ETH Zurich, EPFL, Technion, entre otras
• Plataformas online: Coursera, edX, Udacity
• Recomendaciones para estudiantes: Explorar la historia de la criptografía, resolver ejercicios prácticos, leer divulgación, profundizar en matemáticas y practicar programación

Carrera y desarrollo profesional

Sectores: IT, fintech, telecomunicaciones, sector público, defensa, consultoría, grandes empresas

Trayectoria: De especialista junior a senior, arquitecto de seguridad, consultor o investigador

Demanda: Muy alta y en crecimiento por el aumento de las amenazas cibernéticas

Salarios: Generalmente superiores a la media del sector IT

Conclusión

La criptografía es una tecnología fundamental que sostiene la confianza y la seguridad en el entorno digital. Su impacto abarca desde la protección de las comunicaciones personales y las transacciones financieras hasta el respaldo de la administración pública y el desarrollo de tecnologías como blockchain.

Comprender los fundamentos de la criptografía es cada vez más imprescindible, no solo para profesionales de la ciberseguridad, sino para cualquier persona que desee proteger de forma proactiva sus datos en Internet. El sector evoluciona constantemente, con nuevos desafíos (computación cuántica) y soluciones (algoritmos poscuánticos, QKD) que surgen continuamente.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la criptografía y cuál es su función en la seguridad de la información moderna?

La criptografía es la ciencia que protege la información mediante cifrado. Asegura la confidencialidad, integridad y autenticación de los datos, y protege las comunicaciones y activos digitales frente a accesos no autorizados en entornos blockchain y Web3.

¿En qué se diferencian los cifrados antiguos (como el cifrado César) de los algoritmos de cifrado modernos?

Los cifrados antiguos, como el César, emplean sustituciones de letras simples, mientras que los algoritmos modernos se basan en matemáticas complejas. El cifrado actual incluye métodos simétricos y asimétricos, que ofrecen una resistencia al criptoanálisis imposible para los métodos antiguos.

Cifrado simétrico vs. asimétrico: ¿qué son y cuáles son sus ventajas y desventajas?

El cifrado simétrico utiliza una sola clave para cifrar y descifrar; es rápido y sencillo pero plantea retos para la gestión segura de claves. El cifrado asimétrico emplea un par de claves pública y privada, ofrece mayor seguridad pero es más lento. Los métodos simétricos son ideales para transferencias rápidas de datos, mientras que los asimétricos resultan óptimos para el intercambio seguro de claves y las firmas digitales.

¿Cómo utiliza blockchain la criptografía para asegurar los datos y verificar las transacciones?

Blockchain utiliza cifrado asimétrico y firmas digitales para proteger los datos. La clave privada firma las transacciones y la pública verifica las firmas. El hash (SHA-256) genera huellas digitales únicas para cada bloque, lo que impide manipulaciones: cualquier cambio en los datos modifica el hash y pone en evidencia la alteración. Así se garantiza que las operaciones en la red sean inmutables, auténticas y seguras.

¿Cómo proteger los datos personales en el día a día? ¿Qué herramientas y buenas prácticas de cifrado se recomiendan?

Utilice aplicaciones con cifrado de extremo a extremo, active el cifrado completo de disco, cambie contraseñas periódicamente, emplee autenticación de dos factores y evite el uso de Wi-Fi público para actividades sensibles.

¿Supone la computación cuántica una amenaza para la criptografía y la seguridad de blockchain actuales?

Sí, la computación cuántica es una amenaza real. Puede romper los algoritmos RSA y ECC que protegen la blockchain. Sin embargo, la industria ya trabaja en soluciones criptográficas poscuánticas para mitigar estos riesgos futuros.