Cifrado asimétrico: RSA y curvas elípticas

El cifrado asimétrico utiliza un par de claves vinculadas matemáticamente: una clave pública (que se comparte libremente) y una clave privada (que se mantiene secreta). Los datos cifrados con la clave pública solo pueden descifrarse con la clave privada, y viceversa.

RSA (Rivest–Shamir–Adleman, 1977) se basa en la dificultad de factorizar números primos grandes. La seguridad depende del tamaño de la clave: RSA-2048 es el mínimo actual; RSA-4096 se utiliza para aplicaciones de alta seguridad. RSA es más lento que el cifrado simétrico: se utiliza para el intercambio de claves, no para cifrar grandes volúmenes de datos.

Generación de claves RSA:

ECC proporciona una seguridad equivalente a RSA con tamaños de clave mucho menores. Una clave ECC de 256 bits es comparable a una clave RSA de 3072 bits. Las claves más pequeñas permiten operaciones más rápidas y un menor uso de ancho de banda, algo fundamental para los handshakes de TLS y los dispositivos móviles.

Curvas ampliamente utilizadas:

• P-256 (secp256r1) — estándar del NIST, utilizado en TLS
• X25519 — diseñada por Bernstein, permite un intercambio de claves eficiente y no presenta problemas de patentes
• Ed25519 — esquema de firma EdDSA, utilizado en claves SSH

En la práctica, el cifrado asimétrico y el simétrico se combinan:

1. Asimétrico: cifrar una clave simétrica aleatoria con la clave pública del destinatario
2. Simétrico: cifrar los datos reales con esa clave

Así funciona TLS: RSA/ECDH negocia las claves de sesión; AES cifra los datos de la sesión.

Diffie-Hellman (DH) permite a dos partes establecer un secreto compartido a través de un canal inseguro sin intercambiar una clave. El secreto compartido se utiliza para derivar una clave de sesión simétrica. ECDH (Diffie-Hellman de curva elíptica) es la variante moderna utilizada en TLS 1.3.

Secreto perfecto hacia adelante (PFS): cada sesión utiliza claves DH efímeras que se descartan después de usarlas. Aunque la clave privada del servidor se vea comprometida posteriormente, las sesiones grabadas anteriormente no se pueden descifrar. TLS 1.3 exige PFS; busque conjuntos de cifrado ECDHE en TLS 1.2.

RSA tiene dos usos:

• Cifrado: cifrar con la clave pública → solo el titular de la clave privada puede descifrar
• Firma: firmar con la clave privada → cualquiera que tenga la clave pública puede verificar la autenticidad

Use el relleno OAEP para el cifrado y el relleno PSS para las firmas. Nunca use PKCS#1 v1.5 para el cifrado.

Los ordenadores cuánticos que ejecuten el algoritmo de Shor podrían romper RSA y ECC. NIST está estandarizando algoritmos de criptografía poscuántica (CRYSTALS-Kyber para el intercambio de claves y CRYSTALS-Dilithium para las firmas). La migración tardará años: comience a hacer inventario de los sistemas que dependen de la criptografía.

Las claves asimétricas requieren una gestión segura: genérelas en hardware confiable, proteja las claves privadas con una frase de contraseña o un HSM, rótelas periódicamente y revoque las claves comprometidas mediante CRL/OCSP. Perder las claves privadas implica perder el acceso a todos los datos cifrados.

¿Qué enfoque combina el cifrado asimétrico y el simétrico, utilizando el cifrado asimétrico para intercambiar una clave y el simétrico para cifrar los datos?

El cifrado asimétrico utiliza pares de claves públicas y privadas. RSA está probado, pero es lento; ECC proporciona una seguridad equivalente con claves más pequeñas. El cifrado híbrido combina ambos métodos para un uso práctico. Diffie-Hellman permite intercambiar claves de forma segura; ECDHE proporciona secreto hacia adelante. Las amenazas cuánticas se aproximan: siga la estandarización de la criptografía poscuántica por parte del NIST.