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SEGURIDAD EN REDES - Coggle Diagram

- - - - Históricamente, cuatro grupos han utilizado y contribuido al arte de la criptografía: los militares, el
        cuerpo diplomático, los redactores de los periódicos y los amantes. De éstos, la milicia ha tenido
        el papel más importante y ha moldeado el campo a través de los siglos. Dentro de las organizaciones
        militares, los mensajes por encriptar se han entregado de forma tradicional a empleados mal pagados para
        su cifrado y transmisión. s mensajes a encriptar, conocidos como texto plano, se transforman mediante una función parametrizada por una clave. El resultado del proceso de encriptación, conocido como texto cifrado, se
        transmite a continuación, muchas veces por mensajero o radio. Suponemos que el enemigo, o intruso,
        escucha y copia con exactitud todo el texto cifrado. Sin embargo, a diferencia del destinatario original, el
        intruso no conoce la clave de desencriptación y no puede desifrar con facilidad este texto. En ocasiones
        no sólo puede escuchar el canal de comunicación (intruso pasivo), sino también puede registrar mensajes.y posteriormente reproducirlos, inyectar sus propios mensajes o modificar los mensajes legítimos antes de
        que lleguen al receptor (intruso activo). El arte de quebrantar los sistemas de cifrado, es conocido como
        criptoanálisis, y en conjunto con el arte de idearlos (criptografía) se conocen como criptología
    - - En un sistema de cifrado por sustitución, cada letra o grupo de letras se reemplazan por otra letra o grupo de letras para disfrazarla. Uno de los sistemas de cifrado más viejos conocido es el sistema de cifrado
        de César, atribuido a Julio César. En este método, a se vuelve D, b se vuelve E, c se vuelve F, ... , y z se
        vuelve C. Por ejemplo, ataque se vuelve DWDTXH. En nuestros ejemplos, el texto plano se presentará en
        minúsculas y el texto cifrado en mayúsculas.
        Una ligera generalización del sistema de cifrado de César permite que el alfabeto de texto cifrado
        se desplace k letras, en lugar de siempre tres. En este caso, k se convierte en una clave del método general
        de alfabetos desplazados circularmente. Quizás el sistema de cifrado de César haya engañado a Pompeyo,
        pero no ha engañado a nadie más desde entonces.
        La siguiente mejora es hacer que cada uno de los símbolos del texto plano, digamos las 26 letras del
        abecedario inglés (no incluimos la ñ), se asocien con alguna otra letra.
    - - Los sistemas de cifrado por sustitución conservan el orden de los símbolos de texto plano, pero los disfrazan. En contraste, los sistemas de cifrado por transposición reordenan las letras pero no las disfrazan. un sistema de cifrado por transposición común, la transposición columnar.
        La clave del sistema de cifrado es una palabra o frase que no contiene letras repetidas. El propósito de la clave es ordenar las columnas; la columna 1 está bajo la
        letra clave más cercana al inicio del alfabeto, y así sucesivamente. El texto plano se escribe de manera
        horizontal, en filas, las cuales se rellenan para completar la matriz si es necesario. El texto cifrado se lee
        por columnas, comenzando por la columna cuya letra clave es la más baja.
    - - En realidad es bastante sencillo construir un sistema de cifrado inquebrantable; la técnica se conoce desde
        hace décadas. Primero se escoge una cadena de bits al azar como clave. Luego se convierte el texto plano
        en una cadena de bits; por ejemplo, mediante el uso de su representación ASCII. Por último, se calcula el
        XOR (OR exclusivo) de estas dos cadenas, bit por bit. El texto cifrado resultante no se puede descifrar, porque en una muestra suficientemente grande de texto cifrado cada letra aparecerá con la misma frecuencia, lo mismo que cada diagrama, trigrama, y así sucesivamente. Este método, conocido como relleno de
        una sola vez, es inmune a todos los ataques actuales y futuros sin importar cuánta potencia computacional
        tenga el intruso. La razón se deriva de la teoría de la información: simplemente no hay información en el
        mensaje debido a que todos los textos planos posibles de una longitud dada son parecidos.En teoría, los rellenos de una sola vez son excelentes, pero en la práctica tienen varias desventajas.
        Para comenzar, la clave no se puede memorizar, por lo que tanto el emisor como el receptor deben transportar una copia escrita con ellos. Si cualquiera de ellos corre el peligro de ser capturado, es obvio que
        las claves escritas no son una buena idea. Además, la cantidad total de datos que se pueden transmitir está
        limitada por la cantidad de claves disponibles. Si el espía tiene suerte y descubre una gran cantidad de
        datos, quizá no los pueda transmitir al cuartel general debido a que la clave se ha agotado. Otro problema
        es la sensibilidad del método a los caracteres perdidos o insertados. Si el emisor y el receptor pierden la
        sincronización, de ahí en adelante todos los datos aparecerán distorsionados
    - - Redundancia
        El primer principio es que todos los mensajes encriptados deben contener redundancia; es decir, información no necesaria para entender el mensaje.
      - Actualización
        El segundo principio criptográfico es que se deben tomar medidas para asegurar que cada mensaje recibido se verifique con el fin de saber si está actualizado; es decir, que se haya enviado muy recientemente.
- - - - Este sistema de cifrado, DES (Estándar
        de encriptación de datos, del inglés Data Encryption Standard ), se adoptó ampliamente en la industria
        para usarse en productos de seguridad. Ya no es seguro en su forma original, pero aún es útil en una forma
        modificada. El texto plano se encripta en bloques de 64 bits, para producir 64 bits de texto cifrado. El algoritmo, que se parametriza mediante una clave de 56 bits,
        tiene 19 etapas diferentes. La primera etapa es una transposición, independiente de la clave, del texto
        plano de 64 bits. La última etapa es el inverso exacto de esta transposición. La etapa previa a la última
        intercambia los 32 bits más a la izquierda con los 32 bits más a la derecha. Las 16 etapas restantes son
        funcionalmente idénticas, pero se parametrizan mediante diferentes funciones de la clave. El algoritmo
        se ha diseñado para permitir que la desencriptación se haga con la misma clave que la encriptación, una
        propiedad necesaria en cualquier algoritmo de clave simétrica. Los pasos simplemente se ejecutan en
        el orden inverso.Hay una técnica que algunas veces se utiliza para hacer a DES más fuerte, la cual se conoce como
        blanqueamiento (whitening). Consiste en aplicar un OR exclusivo a una clave aleatoria de 64 bits con
        cada bloque de texto plano antes de alimentarla al DES y después aplicar un OR exclusivo a una segunda
        clave de 64 bits con el texto cifrado resultante antes de transmitirla
    - - En enero de 1997, los investigadores de todo el mundo
        fueron invitados a emitir propuestas para un nuevo estándar, que se llamaría AES (Estándar de encriptación Avanzada, del inglés Advanced Encryption Standard ). Las reglas fueron:
        
        El algoritmo debe ser un sistema de cifrado de bloques simétrico.
        
        Todo el diseño debe ser público.
        
        Se deben soportar las longitudes de claves de 128, 192 y 256 bits.
        
        Deben ser posibles las implementaciones tanto de software como de hardware.
        
        El algoritmo debe ser público o con licencia en términos no discriminatorios.
    - - Modo de Libro de Código Electrónico
        
        Para ver cómo podemos utilizar esta propiedad de un sistema de cifrado de sustitución monoalfabética
        para quebrantar el sistema de cifrado en forma parcial, utilizaremos el DES (triple) porque es más fácil
        diseñar bloques de 64 bits que de 128 bits, pero el AES tiene exactamente el mismo problema. La forma
        directa de utilizar el DES para encriptar una pieza grande de texto plano es dividirla en bloques consecutivos de 8 bytes (64 bits) y luego encriptarlos uno tras otro con la misma clave. La última pieza de texto
        plano se rellena a 64 bits, en caso de ser necesario. Esta técnica se conoce como modo ECB (modo de Libro de Código Electrónico, del inlgés Electronic Code Book mode) en analogía con los libros de código
        anticuados, en los que se listaba cada p
        
        Modo de encadenamiento de bloques de sistema de cifrado
        
        Para frustrar este tipo de ataque, podemos encadenar todos los sistemas de cifrado en bloques de varias
        formas; así, al reemplazar un bloque de la forma en que lo hizo Leslie, el texto plano desencriptado que
        se obtenga a partir del bloque reemplazado no servirá. Una forma de hacer esto es mediante el encadenamiento de bloques de sistema de cifrado. En este método, a cada
        bloque de texto plano se le aplica un OR exclusivo con el bloque anterior de texto cifrado antes de encriptarlo. En consecuencia, el mismo bloque de texto plano ya no se asocia al mismo bloque de texto cifrado,
        por lo que la encriptación deja de ser un enorme sistema de cifrado de sustitución monoalfabética. Al
        primer bloque se le aplica un OR exclusivo con un IV (Vector de Inicialización, del inglés Initialization
        Vector) elegido al azar, el cual se transmite (en texto plano) junto con el texto cifrado.
        
        Modo de retroalimentación de sistema de cifrado
        
        Sin embargo, el encadenamiento de bloques de sistema de cifrado tiene la desventaja de que se requiere la
        llegada de un bloque completo de 64 bits antes de que pueda comenzar la desencriptación. Para la encriptación byte por byte se utiliza el modo de retroalimentación de sistema de cifrado usando DES (triple). Para el AES la idea es exactamente la misma, sólo que se utiliza un
        registro de desplazamiento de 128 bits.
        
        Modo de sistema de cifrado de flujo
        
        Sin embargo, existen aplicaciones en las que tener un error de transmisión de 1 bit que arruina 64 bits
        de texto plano es un efecto demasiado grande. Para estas aplicaciones existe una cuarta opción: el modo de
        sistema de cifrado de flujo. Funciona encriptando un vector de inicialización, usando una clave para
        obtener un bloque de salida. Después, el bloque de salida se encripta usando la clave para obtener un
        segundo bloque de salida. Luego este bloque se encripta para obtener un tercer bloque, y así sucesivamente. La secuencia (arbitrariamente grande) de bloques de salida, llamada flujo de claves, se trata como
        un relleno de una sola vez y se le aplica un OR exclusivo con el texto plano para obtener el texto . Observe que el IV se utiliza sólo en el primer paso. Después de
        eso, se encripta la salida. También hay que tener en cuenta que el flujo de claves es independiente de los
        datos, por lo que se puede calcular por adelantado, en caso de ser necesario; además es completamente
        insensible a los errores de transmisión.
        
        Modo de contador
        
        el modo de contador. En este caso, el texto plano no se encripta de
        manera directa, sino que se encripta el vector de inicialización más una constante, y al texto cifrado
        resultante se le aplica un OR exclusivo con el texto plano. Al incrementar en 1 el vector de inicialización
        para cada nuevo bloque, es más fácil desencriptar un bloque en cualquier parte del archivo sin antes tener
        que desencriptar todos sus predecesores.
- - - - El método RSA se basa en ciertos principios de la teoría de los números.
        
        Seleccionar dos números primos grandes, p y q (por lo general de 1024 bits).
        
        Calcular n 5 p 3 q y z 5 (p 2 1) 3 (q 2 1).
        
        Seleccionar un número que sea relativamente primo para z y llamarlo d.
        
        Encontrar e de tal forma que e 3 d 5 1 mod z.
        
        La seguridad del método se basa en la dificultad para factorizar números grandes. Si el criptoanalista
        pudiera factorizar el valor de n (que se conoce públicamente), podría encontrar p y q y, a partir de éstos, z.
        Equipado con el conocimiento de z y de e, es posible encontrar d mediante el uso del algoritmo de Euclides. Por fortuna, los matemáticos han estado tratando de factorizar números grandes durante los últimos
        300 años, y la evidencia acumulada sugiere que se trata de un problema muy difícil.
    - - Aunque el RSA se usa mucho, de ninguna manera es el único algoritmo de clave pública conocido. El
        primer algoritmo de clave pública fue el algoritmo de la mochila (Merkle y Hellman, 1978). La idea aquí
        es que alguien es propietario de una gran cantidad de objetos, cada uno con un peso distinto. Para codificar
        el mensaje, el dueño selecciona en secreto un subconjunto de los objetos y los coloca en la mochila. El
        peso total de los objetos contenidos en la mochila se hace público, así como la lista de todos los objetos
        posibles y sus correspondientes pesos. La lista de los objetos que se metieron en la mochila se mantiene en
        secreto. Con ciertas restricciones adicionales, el problema de determinar una lista posible de los objetos
        con el peso dado se consideró una operación computacional no viable, y formó la base del algoritmo de
        clave pública.
- - - - Una metodología para las firmas digitales es tener una autoridad central que sepa todo y en quien todos
        confíen; digamos el Gran Hermano (Big Brother, o BB). Así, cada usuario escoge una clave secreta y la lleva personalmente a las oficinas del BB. Por ende, sólo Alice y el BB conocen la clave secreta de Alice,
        KA, y así sucesivamente. Un problema potencial con el protocolo de firma de la es que Trudy reproduzca cualquiera
        de los dos mensajes. Para minimizar este problema, en todos los intercambios se usan estampas de tiempo.
        Además, Bob puede revisar todos los mensajes recientes para ver si se utilizó RA en cualquiera de ellos. De
        ser así, el mensaje se descarta como repetición.
    - - En principio es posible utilizar cualquier algoritmo de clave pública para firmas digitales. El estándar
        de facto de la industria es el algoritmo RSA. Muchos productos de seguridad lo usan. Sin embargo, en
        1991, el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) propuso el uso de una variación del algoritmo de clave pública de El Gamal para su nuevo DSS (Estándar de Firmas Digitales, del inglés Digital
        Signatura Standard ). La seguridad de El Gamal radica en la dificultad para calcular logaritmos discretos,
        en vez de la dificultad para factorizar números grandes.Como es normal cuando el gobierno intenta dictar estándares criptográficos, hubo una protesta general.
        El DSS recibió críticas por ser
        
        Demasiado secreto (el NSA diseñó el protocolo para usar El Gamal).
        
        Demasiado lento (de 10 a 40 veces más lento que RSA para comprobar firmas).
        
        Demasiado nuevo (El Gamal no se ha analizado de manera exhaustiva).
        
        Demasiado inseguro (clave fija de 512 bits).
        En una revisión posterior, el cuarto punto se prestó a discusión cuando se permitieron claves de hasta
        1024 bits. Sin embargo, los primeros dos puntos permanecen válidos.
    - - Una crítica a los métodos de firma es que con frecuencia combinan dos funciones distintas: autentificación y confidencialidad. A menudo se requiere autentificación, pero no confidencialidad. Asimismo, con
        frecuencia es más fácil obtener una licencia de exportación si el sistema en cuestión sólo proporciona
        autentificación pero no confidencialidad. A continuación describiremos un esquema de autentificación
        que no requiere la encriptación del mensaje completo.
        Este esquema se basa en la idea de una función de hash unidireccional que toma una parte arbitrariamente grande de texto plano y, a partir de ella, calcula una cadena de bits de longitud fija. Esta función
        de hash, MD, que se conoce comúnmente como resumen de mensaje (message digest), tiene cuatro
        propiedades importantes:
        
        Dado P, es fácil calcular MD(P).
        
        Dado MD(P), es en efecto imposible encontrar P.
        
        Dado P, nadie puede encontrar P′ de tal manera que MD(P′) = MD(P).
        
        Un cambio en la entrada de incluso 1 bit produce una salida muy diferente.