Criptografía poscuántica, futuro imprescindible.

Sin duda, has notado el pequeño candado que aparece en la barra de direcciones de nuestro navegador, de lo contrario, en estos momentos estas volteando a verlo, pero bueno, lo importante es que lo has localizado y te has percatado de que ahí está, ¿pero sabes la importancia que este candado significa?

Este candado aparece en muchas de las páginas que visitamos, por ejemplo: página de comercio electrónico, cuando enviamos y recibimos correos electrónicos o revisamos nuestras cuentas bancarias y tarjetas de crédito.

Este candadito es la señal de que los servicios online a los que accedemos están utilizando HTTPS, protocolo web que encripta los datos que fluyen de ida y venida a través de internet.

Existen múltiples formas de cifrado para proteger nuestras comunicaciones electrónicas, contraseñas, firmas digitales, etc.

Las computadoras cuánticas podrían acabar para siempre con defensas criptográficas. En la actualidad no son lo suficientemente potentes para hacerlo, pero están evolucionando rápidamente. Sin duda en poco más de una década, estas máquinas se conviertan en una amenaza para los métodos de criptografía masivos (o incluso antes). Investigadores y empresas de seguridad ya están trabajando en el desarrollo de nuevos enfoques criptográficos capaces de resistir a los futuros ciberataques cuánticos.

Tipos de cifrado digital

Hay dos tipos principales de cifrado. El cifrado simétrico este tipo de cifrado requiere que remitente y receptor tengan claves digitales idénticas para cifrar y descifrar los datos, y el cifrado asimétrico o de clave pública usa una clave pública disponible para que las personas cifren sus mensajes para un destinatario específico que es el único titular de la clave privada necesaria para descifrarlos.

Múltiples veces estos dos tipos de cifrado se combinan. Tal es el caso de HTTPS, los navegadores utilizan la criptografía de clave pública para verificar la validez de las páginas web y luego establecer una clave simétrica para cifrar las comunicaciones.

El objetivo es impedir que los hackers adivinen las claves utilizadas.

Un hacker intentar descifrar un código probando todas las variaciones posibles de una clave hasta encontrar la correcta. Las empresas encargadas de la seguridad les complican la vida con pares de claves muy largos, como la implementación de RSA de 2.048 bits, que representa una clave de 617 dígitos decimales. Ejecutar todas las permutaciones posibles para obtener las claves privadas podría llevar muchos miles, sino millones, de años en un ordenador convencional.

¿Por qué los ordenadores cuánticos representan una amenaza para el cifrado?

Este tipo de computadoras podrá ayudar a los hackers a encontrar el camino hacia las trampas algorítmicas mucho más rápido. Las computadoras convencionales usan bits que son unos y ceros, las máquinas cuánticas usan qubits que representan numerosos estados posibles ceros y unos al mismo tiempo, un fenómeno conocido como superposición.

Debido a estos algoritmos, unos cuantos qubits adicionales generarían unos saltos exponenciales en la potencia del procesamiento. Una computadora cuántica con 300 qubits podría representar más valores que la cantidad de los átomos en el universo observable. Supongamos que las computadoras cuánticas puedan superar algunas limitaciones inherentes a su rendimiento, con el tiempo podrían usarse para probar todas las permutaciones posibles de una clave criptográfica en relativamente poco tiempo.

Algoritmo de Short implementado en una computadora cuántica

Una potente computadora cuántica que ejecutara el algoritmo de Shor sería capaz de descifrar una implementación de RSA de 1.024 bits en menos de un día.

¿Pero qué es la criptografía poscuántica?

Pues bien, la criptografía poscuantica es el desarrollo de nuevos tipos de enfoques criptográficos que se pueden implementar con computadoras convencionales de hoy pero que resulten inmunes a los ataques de las computadoras cuánticas de mañana.

Una línea de defensa consiste en aumentar el tamaño de las claves digitales, Esto para aumentar el número de permutaciones que se deben buscar utilizando la capacidad de computación bruta. Por ejemplo, si se duplica el tamaño de una clave de 128 bits a 256 bits la cantidad de posibles permutaciones que se debería buscar en una computadora cuántica que utiliza el algoritmo de Grover aumentaría al cuadrado.

En 2016, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. inició un proceso de desarrollo de estándares para el cifrado poscuántico para el Gobierno. Ya se ha reducido un conjunto inicial de 69 propuestas a 26, pero es probable que los proyectos de normas no empiecen a aparecer hasta 2022.

Dada la velocidad con la que la computación cuántica está evolucionando, es posible que el mundo no tenga mucho tiempo para enfrentarse a esta nueva amenaza de seguridad.

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Ernesto Mota
Nací en el d.f., sigo siendo defeño, hoy radico en la hermosa ciudad de Cuernavaca, Morelos, soy Ing. en Sistemas computacionales, con un posgrado en Tecnologías de información, Doctorando en ambientes virtuales de aprendizaje y realidad aumentada, Tecnólogo es mi categoría laboral, y mi linea de investigación es la realidad aumentada aplicada a nuevos entornos de aprendizaje.

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