El cifrado protege todo, desde las páginas web que visitas y los mensajes que envías hasta las firmas digitales que verifican tu identidad y las criptomonedas que tienes en tu monedero. Pero no todos los sistemas de cifrado funcionan de la misma manera.
En la base de la seguridad moderna, dos enfoques distintos se encargan de la parte más compleja: la criptografía simétrica y la criptografía asimétrica. No se trata de enfoques que compitan entre sí, sino que, por el contrario, se complementan. Cada uno resuelve problemas distintos, presenta diferentes ventajas e inconvenientes y se adapta a distintos casos de uso. Elegir el enfoque equivocado para tu aplicación (o no comprender cómo funcionan juntos) puede generar brechas en tu nivel de seguridad.
En esta entrada se analizan las diferencias entre estos dos enfoques criptográficos, se comparan sus puntos fuertes y débiles de forma paralela y se ofrecen consejos prácticos sobre cuándo utilizar cada uno de ellos.
La criptografía simétrica de un vistazo
La criptografía simétrica utiliza una única clave tanto para el cifrado como para el descifrado. El remitente utiliza una clave compartida para procesar un mensaje (lo cifra, genera un código de autenticación a partir de él, etc.), y el destinatario utiliza esa misma clave para realizar la operación inversa (lo descifra, verifica el código de autenticación, etc.).
Entre los algoritmos simétricos más comunes se encuentran:
- AES (Advanced Encryption Standard):el algoritmo de cifrado simétrico más utilizado en la actualidad, en el que confían gobiernos y empresas de todo el mundo.
- ChaCha20:un cifrado de flujo de alta velocidad que está ganando popularidad en aplicaciones móviles y web.
- DES (Data Encryption Standard) y TDES:algoritmos obsoletos que actualmente se consideran inseguros debido a la escasa longitud de sus claves.
- HMAC:Estructura de hash con clave que utiliza una función hash para demostrar la integridad y la autenticidad de un mensaje.
La principal ventaja de la criptografía simétrica es su eficiencia. Dado que se basa en operaciones matemáticas más sencillas y claves más cortas, el cifrado simétrico es considerablemente más rápido que su homólogo asimétrico.
¿Cuál es el principal reto de la criptografía simétrica? La distribución de claves. Ambas partes deben disponer de la misma clave secreta antes de poder comunicarse de forma segura. Si el canal utilizado para compartir esa clave se ve comprometido, todo el sistema se viene abajo. Cada vez que la clave se transmite a una nueva parte, el riesgo de interceptación aumenta.
¿Quieres conocer a fondo cómo funciona la criptografía simétrica, su historia y susfundamentostécnicos? Descubre más sobre la criptografía simétrica en nuestra próxima guía especializada.
La criptografía asimétrica (de clave pública) de un vistazo
La criptografía asimétrica utiliza un par de claves vinculadas matemáticamente: una clave pública a la que cualquiera puede acceder y una clave privada que solo posee su propietario. Los datos cifrados con la clave pública solo pueden descifrarse con la clave privada correspondiente.
Entre los algoritmos asimétricos más comunes se encuentran:
- RSA:Uno de los primeros algoritmos de clave pública y de mayor difusión, basado en la dificultad de factorizar números primos grandes. Permite a dos partes establecer una clave compartida y firmar mensajes.
- ECC (criptografía de curva elíptica):una familia de algoritmos que ofrece un nivel de seguridad equivalente al de RSA con claves de menor longitud (lo que los hace más eficientes) y funcionalidades similares a las de RSA en lo que respecta al establecimiento de claves y la firma.
- Diffie-Hellman:Permite a dos partes establecer un secreto compartido a través de un canal no seguro.
- ML-KEM:Algoritmo moderno y recientemente estandarizado que permite a dos partes establecer un secreto compartido. Está diseñado para ser seguro frente a ataques que utilicen futuros ordenadores cuánticos a gran escala.
He aquí un ejemplo sencillo. Alice quiere enviar un mensaje privado a Bob. El mensaje es extenso y sabe que sería mejor utilizar una clave simétrica, ya que resulta más eficaz a la hora de cifrar grandes cantidades de información. Sin embargo, nunca antes han compartido una clave. Sabe que esto se puede resolver utilizando criptografía asimétrica. Entonces le pide a Bob que genere un par de claves pública y privada. Se produce la siguiente interacción entre Bob y Alice:
- Bob publica su clave pública, que cualquiera puede consultar libremente.
- Alice genera una nueva clave simétrica, cifra su mensaje con ella y, a continuación, cifra esa clave simétrica con la clave pública de Bob.
- Alice envía a Bob tanto el mensaje cifrado como la clave cifrada.
- Bob utiliza su clave privada para descifrar la clave simétrica enviada por Alice y, a continuación, utiliza esa clave simétrica para descifrar el mensaje de Alice.
Solo la clave privada de Bob puede recuperar la clave simétrica, y solo esa clave recuperada puede descifrar el mensaje. Mientras Bob mantenga en secreto su clave privada, nadie más podrá leer lo que Alice ha enviado. Hay que tener en cuenta que la clave pública nunca cifra el mensaje en sí. Solo protege la pequeña clave simétrica que realiza el trabajo real, y eso es precisamente lo que hace que se trate de un sistema de transporte de claves y no de un simple cifrado de clave pública.
Más allá del cifrado, la criptografía asimétrica también permite las firmas digitales. En este caso, Bob quiere enviar un mensaje y desea que Alice sepa que, efectivamente, ha sido él quien lo ha enviado y no un impostor. Además, quiere asegurarse de que el mensaje que Alice lea como suyo no se haya corrompido durante la transmisión. Para lograrlo, Bob calcula el hash del mensaje (que es una etiqueta muy breve del mismo), firma ese hash con su clave privada para generar una firma y envía el mensaje y la firma juntos. Cualquiera que tenga la clave pública de Bob puede verificarlo: calcula por sí mismo el hash del mensaje recibido y lo utiliza junto con la clave pública para comprobar que la firma es válida. Esta verificación demuestra varias cosas a la vez.
- El mensaje procedía realmente de Bob, ya que solo su clave privada podía generar una firma que su clave pública aceptara.
- no se ha modificado desde que la firmó, ya que cualquier cambio daría lugar a una etiqueta diferente.
- Dado que solo Bob posee esa clave privada, tampoco podrá negar posteriormente haber firmado el mensaje, una propiedad denominada «no repudio».
Una salvedad importante: la firma no es un proceso de cifrado a la inversa; los esquemas de sellado aplican una operación de firma específica al resumen, en lugar de cifrarlo.
La ventaja principal es que las partes nunca tienen que compartir ninguna clave secreta a largo plazo.
Si quieres profundizar en la criptografía de clave pública, incluidos sus fundamentos matemáticos y sus aplicaciones en el mundo real, descubre más sobre la criptografía asimétrica en nuestra próxima guía dedicada a este tema.
Diferencias clave: criptografía simétrica frente a criptografía asimétrica
Aunque ambos enfoques cifran los datos, difieren fundamentalmente en la forma en que gestionan las claves, en sus características de rendimiento y en lo que pueden lograr.
Número de teclas
La criptografía simétrica utiliza una única clave compartida tanto para el cifrado como para el descifrado. La criptografía asimétrica utiliza un par de claves: una clave pública (para el cifrado, la firma, etc.) y una clave privada (para el descifrado, la verificación de la firma, etc.).
Velocidad y rendimiento
La criptografía simétrica ofrece una enorme ventaja en cuanto a velocidad. Las claves más cortas y las operaciones matemáticas más sencillas se traducen en un cifrado y descifrado más rápidos. La criptografía asimétrica genera una sobrecarga de rendimiento cuantificable, que incluye velocidades de procesamiento más lentas, un mayor consumo de memoria y ancho de banda, y un mayor gasto de batería en los dispositivos móviles.
Modelo de seguridad
La criptografía simétrica conlleva un riesgo inherente a la distribución de claves. La clave compartida debe transmitirse a todas las partes que necesiten acceso, y cada transmisión supone una oportunidad de interceptación. La criptografía asimétrica elimina este riesgo a la hora de transmitir claves simétricas, ya que la clave privada utilizada para descifrar la clave nunca sale de manos de su propietario.
Complejidad de la gestión de claves
La distribución segura de claves simétricas se vuelve exponencialmente más difícil a medida que aumenta el número de partes que se comunican. La criptografía asimétrica traslada la complejidad a la infraestructura de clave pública (PKI), donde las autoridades de certificación de confianza verifican la vinculación entre las claves públicas y las identidades. Comprender cómo la criptografía protege los datos a un nivel básico ayuda a aclarar por qué la gestión de claves es tan importante.
Capacidades
La criptografía simétrica se encarga del cifrado y puede proporcionar autenticación mediante códigos de autenticación de mensajes (MAC). La criptografía asimétrica ofrece un conjunto más amplio de funciones: cifrado, establecimiento de claves, firmas digitales, verificación de identidad, autenticación, etc.
Tabla comparativa
| Dimensión | Criptografía simétrica | Criptografía asimétrica |
|---|---|---|
| Claves | Una clave compartida | Par de claves pública y privada |
| Velocidad | Muy rápido | Más lento (mayor carga computacional) |
| Tamaño del texto cifrado (cifrado) | Ligeramente más grande que el mensaje | Mucho más grande que el mensaje |
| Distribución de claves | Hay que compartir la clave secreta de forma segura | No es necesario compartir secretos |
| Gestión de claves | Difícil a gran escala | Se basa en una infraestructura PKI |
| Fortaleza principal | Eficiencia en el tratamiento de grandes volúmenes de datos | Seguridad en el intercambio de claves y la identificación |
| Capacidades | Cifrado, MAC | Cifrado, firmas, establecimiento de claves |
| Vulnerabilidad cuántica | Mayor resistencia (aumentar el tamaño de la clave) | Las construcciones clásicas son muy vulnerables (la base matemática se ha quebrado) |
Cuándo utilizar el cifrado simétrico
El cifrado simétrico es la opción adecuada cuando la velocidad y la eficiencia son factores decisivos, y cuando ya se ha establecido una clave segura entre las partes que se comunican.
Datos en reposo.
A la hora de cifrar datos almacenados en dispositivos, bases de datos o sistemas de copia de seguridad, el cifrado simétrico ofrece una protección sólida sin la merma de rendimiento que suponen los métodos asimétricos. La clave permanece en poder del propietario de los datos (dentro de un sistema de almacenamiento o en otra ubicación segura), lo que minimiza los riesgos relacionados con su distribución.
Sesiones de comunicación.
Una vez establecida una sesión segura (normalmente mediante criptografía asimétrica para el protocolo de enlace inicial), el cifrado simétrico se hace cargo durante el resto de la sesión. Así es como funciona toda TLS una vez completado el intercambio inicial de claves.
Cifrado de datos a gran escala.
Cualquier situación en la que se manejen grandes volúmenes de datos que requieran un cifrado y descifrado rápidos, como la transmisión de contenidos multimedia, las transferencias de archivos o el cifrado de bases de datos, se beneficia de la ventaja de velocidad que ofrece la criptografía simétrica.
Es importante señalar que el cifrado simétrico sigue ofreciendo un alto nivel de seguridad. La desventaja radica en la complejidad de la distribución de claves, no en la solidez del cifrado en sí. El AES-256, por ejemplo, sigue siendo prácticamente indescifrable con la potencia de cálculo actual (y la previsible en la era cuántica).
Cuándo utilizar el cifrado asimétrico
El cifrado asimétrico es la opción adecuada cuando la verificación de la identidad y el intercambio seguro de claves son más importantes que la velocidad pura.
Configuración de comunicaciones seguras.
Establecimiento de confianza entre partes que nunca se han comunicado anteriormente. La criptografía asimétrica permite a dos desconocidos negociar un canal seguro sin necesidad de un secreto preexistente.
Firmas digitales.
Confirmación de la identidad del firmante para la firma de documentos, la firma de código y la autenticación de correo electrónico. El firmante utiliza su clave privada y cualquiera puede verificarla con la clave pública correspondiente.
Infraestructura de clave pública (PKI).
Gestión de claves criptográficas mediante la emisión y la gestión del ciclo de vida de los certificados digitales. La PKI permite a las organizaciones establecer confianza entre las partes a gran escala sin necesidad de secretos compartidos previamente.
Blockchain y criptomonedas.
Autorización de transacciones y acreditación de la titularidad. Todos los monederos de criptomonedas utilizan pares de claves asimétricas para firmar transacciones y verificar la titularidad en el libro mayor.
Mensajería de un solo uso a través de un canal no seguro.
Utiliza el cifrado de clave pública para enviar un mensaje de forma confidencial en una sola dirección, cuando la interacción no es viable. El mensaje en sí mismo puede ser una clave que descifra un mensaje más extenso cifrado de forma simétrica.
Mejor juntos: cómo funcionan en tándem la criptografía simétrica y la asimétrica
En la práctica, la mayoría de los sistemas de seguridad modernos no eligen entre la criptografía simétrica y la asimétrica. Combinan ambas para aprovechar las ventajas de cada enfoque.
El esquema funciona así: la criptografía asimétrica se encarga del intercambio inicial de claves (donde resulta difícil establecer la confianza), y la criptografía simétrica se encarga del cifrado de los datos en masa (donde la velocidad es lo más importante).
SSL navegación web).
Cada vez que te conectas a un sitio web a través de HTTPS, la criptografía asimétrica establece una clave de sesión simétrica de un solo uso. A continuación, esa clave de sesión cifra y descifra todos los datos que circulan entre tu navegador y el servidor mientras dura la sesión. Por eso la conexión inicial tarda un poco más que las transferencias de datos posteriores.
Aplicaciones de mensajería segura.
La criptografía asimétrica verifica la identidad de los participantes al inicio de una conversación y establece las claves de cifrado simétricas. A continuación, la criptografía simétrica cifra los mensajes que se intercambian para garantizar la rapidez y la eficiencia.
Este enfoque combinado es el modelo predominante en los entornos empresariales actuales. Ofrece las garantías de establecimiento de confianza que proporciona el intercambio de claves asimétricas, junto con el rendimiento del cifrado simétrico de datos, combinándolos en un sistema capaz de gestionar claves y su administración a gran escala.
Qué supone la computación cuántica para la criptografía simétrica frente a la asimétrica
La computación cuántica no supone la misma amenaza para la criptografía simétrica que para la asimétrica. El impacto varía considerablemente entre ambos enfoques.
La criptografía asimétrica esla quecorremayorriesgo.
Los ordenadores cuánticos que ejecuten el algoritmo de Shor podrían socavar los fundamentos matemáticos en los que se basan RSA, ECC y Diffie-Hellman. Los problemas de factorización y del logaritmo discreto que garantizan la seguridad de estos algoritmos se vuelven triviales para un ordenador cuántico lo suficientemente potente. No existe un plazo preciso ni fiable sobre cuándo ocurrirá esto, pero los expertos prevén que las capacidades de la computación cuántica podrían poner en peligro los algoritmos asimétricos tradicionales en los próximos cinco a quince años. Se han desarrollado algoritmos asimétricos resistentes a la computación cuántica, como ML-KEM, ML-DSA, SLH-DSA, etc., y el proceso de migración para utilizar estos algoritmos ya está en marcha.
La criptografía simétrica es más resistente.
El algoritmo de Grover afecta al cifrado simétrico reduciendo, como máximo, a la mitad la resistencia de la clave, pero esto es manejable. Se espera que el aumento del tamaño de las claves (por ejemplo, pasando de AES-128 a AES-256) mantenga la seguridad frente a las amenazas cuánticas. No se ha desarrollado ningún algoritmo cuántico eficiente capaz de resolver los problemas matemáticos subyacentes de la criptografía simétrica.
La máxima «recoger ahora, descifrar después» convierte esto en un problema urgente.
Los atacantes ya están capturando datos cifrados con la intención de descifrarlos cuando lleguen las capacidades cuánticas. Para cualquier dato protegido por claves asimétricas que deba permanecer confidencial durante años o décadas, la amenaza cuántica no es una preocupación futura. Es una preocupación actual. Para obtener más información sobre esta amenaza, consulta nuestroanálisis en profundidad sobre el tema.
La criptografía poscuántica es la solución a los algoritmos asimétricos vulnerables. Se están normalizando nuevos algoritmos para sustituir RSA, ECC y Diffie-Hellman por alternativas resistentes a la computación cuántica. Las organizaciones que incorporen hoy mismola «criptoagilidad»a su infraestructura estarán en condiciones de realizar una transición fluida cuando llegue el momento.
Cómo Keyfactor ayudarte Keyfactor
La gestión de la criptografía simétrica y asimétrica en toda una empresa requiere visibilidad, automatización y la agilidad necesaria para adaptarse a medida que evolucionan las amenazas.
Detección e inventario criptográfico.
Keyfactor las organizacionesKeyfactor detectar todos los activos criptográficos presentes en su infraestructura, incluidas las implementaciones tanto simétricas como asimétricas. No se puede proteger lo que no se ve. Saber exactamente qué algoritmos se están utilizando y dónde existen riesgos es el primer paso fundamental. Descubre las capacidadesde detección e inventario criptográfico Keyfactor.
PKI y gestión del ciclo de vida de los certificados.
En el ámbito de la criptografía asimétrica, Keyfactor las operaciones de PKIyautomatiza la gestión del ciclo de vida de los certificadosa gran escala. Desde la emisión hasta la renovación y la revocación, la automatización elimina los procesos manuales que provocan interrupciones del servicio y brechas de seguridad.
Criptoagilidad y preparación para la era cuántica.
Keyfactor las organizaciones pasar de algoritmos vulnerables a alternativas seguras frente a la computación cuántica sin interrupciones operativas. Desarrollar la criptoagilidad hoy en día significa poder cambiar de algoritmo a medida que evolucionan los estándares, en lugar de tener que actuar a toda prisa cuando se acelere el avance de la computación cuántica. Descubre cómolograr la criptoagilidadcon Keyfactor.
Bouncy Castle .
Keyfactor las bibliotecas open-source que utilizan los desarrolladores para implementar algoritmos tanto simétricos como asimétricos. Bouncy Castle ofrece implementaciones fiables y probadas tanto en Java como en C#, lo que proporciona a los equipos de desarrollo una base criptográfica sólida.
¿Estás listo para tomar el control de tu infraestructura criptográfica?Solicita una demostraciónpara descubrir cómo Keyfactor ayudarte a gestionar, automatizar y preparar tu cifrado para el futuro en toda la empresa.
¿Tienes dudas sobre criptografía? Tenemos las respuestas.
P: ¿Cuál es la principal diferencia entre la criptografía simétrica y la asimétrica?
La criptografía simétrica utiliza una única clave compartida tanto para el cifrado como para el descifrado, mientras que la criptografía asimétrica utiliza un par de claves: una clave pública para el cifrado y una clave privada para el descifrado. La criptografía asimétrica es más segura para la distribución de claves, pero la criptografía simétrica es considerablemente más rápida para el cifrado de grandes volúmenes de datos.
P: ¿Qué es más seguro, el cifrado simétrico o el asimétrico?
El cifrado asimétrico ofrece una mayor seguridad en el intercambio de claves, ya que nunca es necesario compartir la clave privada. El cifrado simétrico conlleva un riesgo durante la distribución de claves, ya que es necesario transmitir la misma clave a todas las partes. Sin embargo, ambos ofrecen una protección sólida cuando se implementan correctamente, y la mayoría de los sistemas combinan ambos para lograr una seguridad óptima.
P: ¿Por qué el cifrado simétrico es más rápido que el cifrado asimétrico?
El cifrado simétrico utiliza claves más cortas y operaciones matemáticas más sencillas en comparación con el cifrado asimétrico. Realizar el cifrado y el descifrado con una única clave compartida requiere menos recursos computacionales que trabajar con un par de claves pública y privada, lo que se traduce en mayores velocidades de procesamiento y un menor consumo de recursos.
P: ¿Se pueden utilizar conjuntamente la criptografía simétrica y la asimétrica?
Sí, y este es el enfoque más habitual en la práctica.SSL , por ejemplo, utilizan la criptografía asimétrica para establecer de forma segura una clave de sesión simétrica temporal, que a continuación cifra la transferencia de datos propiamente dicha. Este modelo combinado ofrece tanto el establecimiento de confianza que proporciona el intercambio de claves asimétricas como la velocidad del cifrado simétrico de datos.
P: ¿Cuáles son los algoritmos más habituales para la criptografía simétrica y asimétrica?
Entre los algoritmos simétricos más habitualesse encuentran el AES (el estándar más utilizado en la actualidad), el ChaCha20 y el DES, que ya ha quedado obsoleto. Entre los algoritmos asimétricos más habituales se encuentran el RSA, el ECC (criptografía de curva elíptica) y el Diffie-Hellman. El AES predomina en las implementaciones simétricas, mientras que el RSA y el ECC son los estándares asimétricos más extendidos.
P: ¿En qué se diferencia el impacto de la computación cuántica en la criptografía simétrica y en la asimétrica?
Los ordenadores cuánticos suponen una amenaza mucho mayor para la criptografía asimétrica clásica, ya que el algoritmo de Shor puede resolver los problemas matemáticos (factorización, logaritmos discretos) en los que se basan los sistemas RSA y ECC. La criptografía simétrica es más resistente; el algoritmo de Grover reduce su seguridad efectiva, pero se espera que duplicar el tamaño de las claves (por ejemplo, pasando a AES-256) mantenga la protección. Sin embargo, existen algoritmos asimétricos que son resistentes a los ataques cuánticos.
P: ¿Cómo deberían las organizaciones preparar su infraestructura criptográfica para el futuro?
Las organizaciones deberían empezar por obtener una visión clara de todos los activos criptográficos presentes en su infraestructura. A partir de ahí, deberían desarrollar la «criptoagilidad»: la capacidad de cambiar de algoritmo sin que ello suponga una interrupción operativa. Esto les permite estar preparadas para la transición a los estándares de criptografía poscuántica, al tiempo que gestionan necesidades a corto plazo, como la gestión del ciclo de vida de los certificados y el cumplimiento normativo.
P: ¿En qué consiste la amenaza de «recoger ahora, descifrar más tarde»?
Se refiere a que los atacantes capturan datos cifrados hoy con la intención de descifrarlos en el futuro, una vez que los ordenadores cuánticos sean lo suficientemente potentes como para romper los algoritmos asimétricos actuales. Esto significa que los datos sensibles con un requisito de confidencialidad a largo plazo que se basan en la criptografía asimétrica ya están en peligro, aunque todavía no existan ordenadores cuánticos capaces de romper el cifrado.
