Modo de cifrado CTR

¿Sabes qué es el modo de cifrado CTR? Existen diferentes modos de operación de cifrado por bloques, con diferentes tipos de uso y niveles de ciberseguridad. Cada uno de ellos presenta diferentes limitaciones y, por eso, en este post hablaremos sobre uno de estos métodos en particular. A continuación, te explicaremos qué es el modo de cifrado CTR, cómo funciona y para qué se utiliza en el campo de la informática.

¿Qué es el modo de cifrado CTR?

El modo de operación de cifrado por bloques CTR (counter) es un sistema que permite utilizar key streams (Ks) para encriptar bloques de datos de manera rápida. Mezcla dos tipos de criptografía: de stream y por bloques. Para ello, se utiliza un valor conocido como nonce, el cual no debe reutilizarse para asegurar que el key stream no se repita.

El modo de cifrado CTR es uno de los métodos de encriptación por bloques para criptografía de stream más conocidos; sin embargo, no se considera seguro a menos que sea una versión con autenticación incorporada. Dicha versión existe y puede usarse, pero para entender cómo funciona partiremos de lo más básico.

¿Cómo funciona el modo de cifrado CTR?

En el modo de cifrado con contador (CTR), la información que se encripta por medio del algoritmo de bloque no es directamente el texto plano del mensaje, sino el key stream que se genera a partir del sistema con contador. El proceso que sigue este método es:

1. Se crea un nonce, es decir, una cadena creada de forma aleatoria y que no es de carácter confidencial. Se utiliza el mismo nonce para todos los bloques y este tendrá una extensión de la mitad del tamaño del bloque. La otra mitad es para el contador, que puede ir desde “0000” hasta “9999”, en función del tamaño de bloque especificado por el algoritmo. El contador aumenta de número con cada bloque de cifrado.
2. La cadena, que está formada por el nonce y seguida de forma inmediata por el contador, es el valor que encriptamos por medio del algoritmo de bloques. Esto nos da como resultado el key stream del sistema de cifrado.
3. Finalmente, se hace una operación XOR entre el key stream y el bloque de texto plano, lo que nos dará como resultado el bloque de texto cifrado.

Este modo de cifrado CTR es vulnerable si no cuenta con un elemento adicional que permita verificar la autenticidad del mensaje. No obstante, con esta mejora añadida, es un método de cifrado por bloques que funciona de forma similar y ofrece ventajas parecidas a las de la criptografía de stream.

Criptografía de stream y su relación con el cifrado CTR

La criptografía de stream se relaciona con el modo de cifrado CTR, ya que en ella también se hace uso de un key stream para realizar la encriptación de los datos. No obstante, la criptografía de stream funciona de forma diferente y se utiliza, por ejemplo, para la reproducción de vídeos en vivo en línea, también conocido como streaming.

La criptografía de stream se basa en el funcionamiento de un algoritmo de libreta de un solo uso (One Time Pad) y opera de forma muy similar. No obstante, su eficacia depende de que se pueda generar un key stream de forma segura. La forma del proceso es la siguiente:

• Se crea un key stream infinito y seguro.
• Se hace una operación XOR entre el key stream y el bloque de texto plano.
• El mensaje se desencripta del otro extremo utilizando la misma clave (es decir, se trata de un cifrado de clave simétrica).

A pesar de ser un sistema simple, en teoría, su seguridad depende de la forma en la que se cree el key stream infinito. Este debe cumplir con las siguientes características para que se pueda utilizar correctamente en criptografía:

• Tiene que parecer aleatorio para alguien que no conozca la clave del algoritmo.
• No se debe poder descifrar la clave a partir del key stream.
• No se debe poder predecir el key stream a partir de sus datos.
• Nunca debe utilizarse más de una vez en un algoritmo.

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