¿Qué es el criptoanálisis y cómo funciona?

Hoy en día, las empresas están sometidas a una enorme presión para mantener sus negocios en funcionamiento. Para que su negocio funcione sin problemas, su equipo de seguridad debe salvaguardarlo de todas las amenazas que puedan interferir en sus operaciones.

La cuestión es que lo que hoy es seguro mañana puede estar dentro de un ámbito de inseguridad. Este fenómeno se debe a que, a medida que evolucionan los algoritmos, surgen nuevas vulnerabilidades y los ciberatacantes desarrollan nuevas formas de romper la criptografía en la que confían la mayoría de las empresas.

El criptoanálisis, conocido como rastreo de códigos, es un conocimiento profundo de las técnicas utilizadas para descifrar e indagar códigos, claves o textos cifrados. El criptoanálisis utiliza reglas numéricas para buscar la susceptibilidad de un algoritmo y se ramifica más allá de la criptografía en los sistemas de seguridad informática.

Esta guía le enseña todo lo que necesita saber sobre el criptoanálisis. Tendrá una comprensión detallada del tema y aprenderá cómo hacer que su organización sea inmune al criptoanálisis.

¿Qué es el criptoanálisis?

El proceso de criptoanálisis tiene como objetivo estudiar los sistemas criptográficos para identificar debilidades y fugas de información. Se puede considerar como la exploración de fallos en la arquitectura matemática subyacente de un sistema criptográfico, incluyendo vulnerabilidades de implementación como ataques de canal lateral y entradas de entropía débil.

Los sistemas criptográficos hacen referencia a un sistema informático que emplea la criptografía, un método para proteger la información y la comunicación a través de código de forma que sólo aquellos a los que está destinado puedan procesarlo.

Criptoanálisis Vs. Criptografía

Desde la definición, en criptografía se trata de ocultar un mensaje convirtiéndolo en texto oculto antes de transmitirlo por canales inseguros. Por otro lado, el criptoanálisis consiste en obtener texto plano a partir de mensajes ocultos a través de un canal inseguro.

La criptografía ha demostrado ser una ventaja a la hora de transmitir la información. Un ejemplo excelente para mostrar sus casos de uso son las transacciones bancarias y los mensajes de correo electrónico, en los que es necesario asegurar la información. Los esquemas criptográficos incluyen claves secretas, claves públicas y funciones hash.

El criptoanálisis es un arte ligado a descifrar el texto cifrado para convertirlo en texto plano. En este caso, una persona autorizada intenta descifrar su mensaje espiando el canal.

¿Quién utiliza el criptoanálisis?

Numerosas organizaciones utilizan el criptoanálisis, incluidos los gobiernos que desean descifrar las comunicaciones privadas de otras naciones, las empresas que prueban las características de seguridad de sus productos de seguridad, los piratas informáticos, los crackers, los investigadores independientes y los profesionales académicos que buscan identificar vulnerabilidades en los protocolos y algoritmos criptográficos.

El avance de la criptología se propaga por la interminable batalla entre los criptógrafos que quieren asegurar los datos y los criptoanalistas que trabajan para descifrar criptosistemas.

Los objetivos de un atacante están ligados a sus necesidades específicas para realizar el criptoanálisis. Un criptoanálisis exitoso no suele ir más allá de deducir información de un texto oculto. Sin embargo, es suficiente en función de las necesidades de los atacantes, cuyos objetivos varían de un atacante a otro pero no se limitan a:

• Ruptura total - Encontrar claves secretas.
• Deducción global - Encontrar algoritmos funcionales equivalentes para el cifrado y el descifrado sin conocer las claves secretas.
• Deducción de información - Obtener información sobre los textos cifrados y los textos en claro.
• Algoritmo de distinción - Distinguir la salida del cifrado de la permutación de bits aleatorios.

Veamos un ejemplo práctico fácil de entender. Sin embargo, debe saber que este ejemplo no se aplica a los cifrados criptográficos modernos, pero es uno bueno para construir su comprensión.

La técnica del análisis de frecuencias puede utilizarse en algoritmos de cifrado básicos. Los algoritmos de cifrado de clase básica realizan sustituciones monoalfabéticas sustituyendo cada letra por una letra mapeada predeterminada del mismo alfabeto.

Este modelo es una mejora de las técnicas más básicas que desplazaban las letras un número constante de posiciones y sustituían las letras antiguas por otras nuevas de la posición alfabética resultante.

Aunque los cifrados de sustitución monoalfabéticos son resistentes a las búsquedas ciegas, no son inmunes y pueden descifrarse fácilmente con lápiz y papel. Entonces, ¿cómo? El análisis de frecuencias emplea el rasgo característico de que el lenguaje natural no es aleatorio y la sustitución monoalfabética no oculta las propiedades estadísticas del lenguaje.

Echemos un vistazo más de cerca y reduzcámoslo a un alfabeto específico como la "E " con una frecuencia concreta, digamos el 12,7%. Cuando se sustituye por E para obtener un texto cifrado, el texto resultante conserva su frecuencia original. Si el criptoanalista conoce esta frecuencia, podrá determinar rápidamente las sustituciones para descifrar su texto cifrado.

Tipos de ataques criptoanalíticos

Los ataques criptoanalíticos explotan los fallos de su sistema, descifrando su criptografía. Para lanzar un asalto criptoanalítico, necesita conocer la naturaleza de los métodos y las propiedades generales del texto plano. Un texto plano puede estar en cualquier idioma, incluido el inglés o el código Java.

He aquí una lista de los tipos de ataques. Los cinco primeros son los más comunes; los otros son raros y a veces se omiten; es bueno conocerlos.

1. Análisis Know-Plaintext (KPA): En este caso, el atacante tiene cierto acceso a los pares texto plano-texto cifrado. A continuación, todo lo que el atacante tiene que hacer es mapear los pares para encontrar la clave de cifrado. Este ataque es fácil de utilizar, ya que el atacante tiene una gran cantidad de conocimientos a su disposición.
2. Análisis de texto escogido (CPA): En este caso, el atacante elige textos planos al azar, los utiliza para obtener el texto cifrado correspondiente y, finalmente, descifra la clave de cifrado. Este método es similar al KPA pero tiene menos probabilidades de éxito.
3. Análisis de sólo texto cifrado (COA): En este caso, el atacante conoce algún texto cifrado, por lo que intenta encontrar el texto plano y la clave de cifrado correspondientes. El atacante conoce su algoritmo. Esta técnica es el método más desafiante. Sin embargo, tiene un porcentaje de éxito significativo, ya que sólo requiere el texto cifrado.
4. Ataque Man-In-The-Middle (MITM)): Se produce cuando dos partes utilizan una clave para compartir la comunicación a través de un canal aparentemente seguro pero comprometido.
5. Análisis Adaptativo de Texto Plano Elegido (ACPA): Este caso se parece al CPA. El ACPA utiliza un texto plano y un texto cifrado identificados basándose en los datos que ha aprendido de cifrados anteriores.
6. Ataque de fuerza bruta: En este caso, el atacante utiliza algoritmos para predecir los posibles conjuntos lógicos de textos planos. A continuación, se cifra el texto plano adivinado y se compara con el cifrado inicial.
7. Ataques dediccionario: En este caso, el atacante compara el texto plano o las claves con un diccionario de palabras. Esta técnica se utiliza a menudo cuando se intenta descifrar algunas contraseñas cifradas.

¿Cómo funciona el criptoanálisis?

El objetivo principal que impulsa el criptoanálisis es exponer los fallos o eludir los algoritmos criptográficos. Los criptógrafos utilizan la investigación de los criptoanalistas para hacer avanzar los algoritmos existentes o mejorar los métodos deficientes.

Mientras que la criptografía crea y mejora los cifrados de encriptación y otras técnicas, el criptoanálisis, por su parte, se centra en descifrar los datos encriptados. Las dos operaciones son inversas y se circunscriben al ámbito de la criptología, el estudio matemático de los códigos, las cifras y los algoritmos relacionados.

Los investigadores se afanan en desarrollar estrategias de ataque que venzan los esquemas de cifrado, iniciando el descifrado de algoritmos de cifrado de texto sin necesidad de claves de cifrado. A menudo, se utiliza el criptoanálisis para sacar a la luz fallos en sus métodos de concepción y ejecución.

Cómo protegerse contra los ataques criptoanalíticos

Desgraciadamente, no hay mucho que pueda hacer para establecer inmunidad contra el criptoanálisis aparte de utilizar un esquema de cifrado seguro, claves cifradas en toda su infraestructura digital y mantener su software actualizado. Sin embargo, aquí tiene algunos consejos que puede utilizar para aumentar la seguridad.

• Utilice algoritmos de cifrado y hashing actualizados. Un buen escenario sería evitar herramientas como SHA1 y MD5que ya no se consideran seguras.
• Utilice claves de cifrado largas. Por ejemplo, sus claves RSA deberían tener una longitud mínima de 2048 bits para los handshakes VPN.
• Recupere las claves destruidas.
• Utilice contraseñas seguras e implemente un generador de números aleatorios probado para conservar sus claves.
• Ponga sal a sus hashes. Aquí está añadiendo ruido aleatorio a sus hashes. Debe mantener su sal larga y aleatoria, igual que cuando trabaja con contraseñas.
• Emplee el secreto perfecto hacia adelante (PFS) para evitar que las sesiones pasadas y futuras se descifren si sus claves se ven comprometidas. Esto se utiliza a menudo en las redes privadas virtuales (VPN).
• Ofusque el tráfico encriptado - Se asegura de que su tráfico parece regular y no expone el hecho de que está encriptado. Un software como Obfsproxy es un buen ejemplo de herramienta que funciona bien con la red Tor.
• Integre un sistema de detección de intrusos (IDS) en su infraestructura - Este sistema le notificará de una violación o ataque. Sin embargo, esto no detiene la violación. Sin embargo, reduce su tiempo de respuesta, salvando su sistema de daños graves. Lo mejor sería contar con un buen IDS integrado en su sistema.

Aplicaciones del criptoanálisis

El criptoanálisis tiene varias aplicaciones en la vida real. A veces puede combinarse con la criptografía para alcanzar todo su potencial. He aquí algunas aplicaciones:

#1. Integridad en el almacenamiento

Puede utilizar el criptoanálisis para mantener la integridad en el almacenamiento. En este caso, usted utiliza candados y llaves en su sistema de control de acceso para proteger los datos de accesos no deseados. También puede crear sumas de comprobación criptográficas para determinar la autenticidad de los datos almacenados en entornos dinámicos en los que los virus son propensos a modificar los enfoques de los datos.

La suma de comprobación se elabora y se compara con un valor previsto durante la transmisión de los datos. El criptoanálisis ayuda a asegurar los soportes de almacenamiento que son vulnerables a los asaltos tras sus grandes volúmenes de datos o aquellos que han estado expuestos durante largos periodos.

#2. Autenticación de identidad

En la autenticación de identidad, su principal objetivo es confirmar la autoridad de un usuario para acceder a los datos. El criptoanálisis facilita este proceso durante el intercambio de contraseñas. Los sistemas modernos combinan transformaciones criptográficas con los atributos de una persona para identificar a los usuarios de forma fiable y eficaz.

Las contraseñas se almacenan en formatos cifrados donde las aplicaciones con acceso pueden utilizarlas. Dado que las contraseñas se almacenan en texto plano, no se pone en peligro la seguridad de sus sistemas.

#3. Credenciales del sistema

Puede utilizar el criptoanálisis y la criptografía para crear las credenciales de un sistema. Cuando los usuarios se conecten a su sistema, siempre tendrán que presentar una prueba de sus credenciales personales antes de que se les permita la entrada.

Actualmente se están creando denciales electrónicas para facilitar las verificaciones electrónicas. Esta técnica se aplica a menudo en las tarjetas inteligentes para realizar operaciones criptográficas, incluido el almacenamiento de datos.

#4. Firmas digitales

Las firmasdigitales se utilizan a menudo en la comunicación para autenticar que los mensajes proceden de un remitente conocido. Esto es similar a la firma de documentos con bolígrafo y papel. Por supuesto, si las firmas digitales van a sustituir a las firmas analógicas, se fabrican utilizando tecnología de criptoanálisis.

Esto ha parecido útil en casos en los que las organizaciones tienen equipos distribuidos en muchos lugares y aún no se han reunido en persona para realizar algún trámite en colaboración. Con los formatos de firma digital, cualquiera que posea la clave pública puede verificar un documento, como se ha adoptado ampliamente en el ámbito de la las criptomonedas.

#5. Transferencias electrónicas de fondos (ETF)

Recientemente, se ha visto cómo el dinero electrónico sustituía a las transacciones en efectivo. Las transferencias electrónicas de fondos, las monedas virtuales, el oro monetario digital, las criptodivisas y los depósitos directos son todos activos basados en la criptografía. Considere que las retiradas en cajeros automáticos, los pagos con tarjeta de débito y las transferencias bancarias son ejemplos de operaciones con dinero electrónico.

Cómo ser criptoanalista

Puede que considere la posibilidad de convertirse en criptoanalista después de ver la amplia gama de aplicaciones del criptoanálisis. Si lo hace, probablemente trabajará en el desarrollo de algoritmos, cifrados y sistemas de seguridad para cifrar datos. También debe esperar analizar y descifrar información en métodos criptográficos y protocolos de telecomunicaciones.

También puede esperar desempeñar funciones como el diseño de sistemas de seguridad, la protección de información crítica para que no sea interceptada, la comprobación de la fiabilidad de los modelos de cálculo, el cifrado de datos financieros, el desarrollo de modelos estadísticos y matemáticos para analizar datos, hasta la resolución de problemas de seguridad. Si eso le parece suficientemente emocionante, siga leyendo y vea cómo convertirse en uno de ellos.

Puede obtener una licenciatura en informática, ingeniería, matemáticas o un campo relacionado como la ingeniería eléctrica y electrónica. Sin embargo, algunas organizaciones aún pueden contratarle basándose en una intensa formación y experiencia práctica sin un título técnico. Tener algunas certificaciones de ciberseguridad es una ventaja añadida.

Palabras finales

El criptoanálisis es más un medio para un ciberataque que un ataque en sí mismo. Y con la mayoría de los sistemas de encriptación resistentes a los intentos de criptoanálisis, entender los que quedan vulnerables requiere sofisticadas habilidades matemáticas, que no es ninguna broma adquirir.

Si está considerando aprender criptoanálisis, es un campo apasionante para trabajar en una amplia gama de productos, como en los sectores financiero, de almacenamiento y de identidad.

Ya ha visto lo poderoso que es el criptoanálisis y lo mucho que puede ayudar a crear aplicaciones para el mundo real. Estaría bien dedicarse al criptoanálisis, y sería aún mejor utilizar sus habilidades, como la construcción de utilidades más seguras.

A continuación, puede consultar la encriptación de datos: terminología crítica.