Criptosistema
"Un Criptosistema se define como la quíntupla (m,C,K,E,D), donde:
- m representa el conjunto de todos los mensajes sin cifrar (texto plano) que pueden ser enviados.
- C Representa el conjunto de todos los posibles mensajes cifrados, o criptogramas.
- K representa el conjunto de claves que se pueden emplear en el Criptosistema.
- E es el conjunto de transformaciones de cifrado o familia de funciones que se aplica a cada elemento de m para obtener un elemento de C. Existe una transformación diferente Ek para cada valor posible de la clave K.
- D es el conjunto de transformaciones de descifrado, análogo a E.
Todo Criptosistema cumple la condición Dk(Ek(m))=m es decir, que si se tiene un mensaje m, se cifra empleando la clave K y luego se descifra empleando la misma clave, se obtiene el mensaje original m." (1)
Existen dos tipos fundamentales de Criptosistemas utilizados para cifrar datos e información digital y ser enviados posteriormente después por medios de transmisión libre.
- Simétricos o de clave privada: se emplea la misma clave K para cifrar y descifrar, por lo tanto el emisor y el receptor deben poseer la clave. El mayor inconveniente que presentan es que se debe contar con un canal seguro para la transmisión de dicha clave.
- Asimétricos o de llave pública:se emplea una doble clave conocidas como Kp (clave privada) y KP (clave Pública). Una de ellas es utilizada para la transformación E de cifrado y la otra para el descifrado D. En muchos de los sistemas existentes estas clave son intercambiables, es decir que si empleamos una para cifrar se utiliza la otra para descifrar y viceversa.
Los sistemas asimétricos deben cumplir con la condición que la clave Publica (al ser conocida y sólo utilizada para cifrar) no debe permitir calcular la privada. Como puede observarse este sistema permite intercambiar claves en un canal inseguro de transmisión ya que lo único que se envía es la clave pública.
Los algoritmos asimétricos emplean claves de longitud mayor a los simétricos. Así, por ejemplo, suele considerarse segura una clave de 128 bits para estos últimos pero se recomienda claves de 1024 bits (como mínimo) para los algoritmos asimétricos. Esto permite que los algoritmos simétricos sean considerablemente más rápidos que los asimétricos.
En la práctica actualmente se emplea una combinación de ambos sistemas ya que los asimétricos son computacionalmente más costosos (mayor tiempo de cifrado). Para realizar dicha combinación se cifra el mensaje m con un sistema simétrico y luego se encripta la clave K utilizada en el algoritmo simétrico (generalmente más corta que el mensaje) con un sistema asimétrico.
Después de estos Criptosistemas modernos podemos encontrar otros no menos importantes utilizados desde siempre para cifrar mensajes de menos importancia o domésticos, y que han ido perdiendo su eficacia por ser fácilmente criptoanalizables y por tanto "reventables". Cada uno de los algoritmos clásicos descriptos a continuación utilizan la misma clave K para cifrar y descifrar el mensaje.
Transposición
Son aquellos que alteran el orden de los caracteres dentro del mensaje a cifrar. El algoritmo de transposición más común consiste en colocar el texto en una tabla de n columnas. El texto cifrado serán los caracteres dados por columna (de arriba hacia abajo) con una clave K consistente en el orden en que se leen las columnas.
Ejemplo: Si n = 3 columnas, la clave K es (3,1,2) y el mensaje a cifrar "SEGURIDAD INFORMATICA".
| 1 | 2 | 3 |
| S | E | G |
| U | R | I |
| D | A | D |
| I | N | |
| F | O | R |
| M | A | T |
| I | C | A |
El mensaje cifrado será: " GIDNRTASUD FMIERAIOAC "
Cifrados Monoalfabéticos
Sin desordenar los símbolos del lenguaje, se establece una correspondencia única para todos ellos en todo el mensaje. Es decir que si al carácter A le corresponde carácter D, este correspondencia se mantiene durante todo el mensaje.
Algoritmo de César
Es uno de los algoritmos criptográficos más simples. Consiste en sumar 3 al número de orden de cada letra. De esta forma a la A le corresponde la D, a la B la E, y así sucesivamente. Puede observarse que este algoritmo ni siquiera posee clave, puesto que la transformación siempre es la misma.
Obviamente, para descifrar basta con restar 3 al número de orden de las letras del criptograma.
Ejemplo: Si el algoritmo de cifrado es:
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C
Entonces el mensaje cifrado será:
S E G U R I D A D I N F O R M A T I C A
V H J X U L G D G L Q I R U P D W L F D- Sustitución General
Es el caso general del algoritmo de César. El sistema consiste en sustituir cada letra por otra aleatoria. Esto supone un grado más de complejidad aunque como es de suponer las propiedades estadísticas del texto original se conservan en el criptograma y por lo tanto el sistema sigue siendo criptoanalizable.
(1) LUCENA LÓPEZ, Manuel José. Criptografía y Seguridad en Computadores. Dpto. de Informática Universidad de Jaén. Edición virtual. España. 1999. http://www.kriptopolis.org. Capítulo 2-Página 24.