¿Qué es la criptografía postcuántica?

¿Sabes qué es la criptografía postcuántica y por qué es tan importante su desarrollo? Actualmente, debido al avance de la tecnología, es necesario diferenciar entre la criptografía cuántica y la criptografía postcuántica. En este post, te hablaremos sobre esta última y por qué es un campo de acción en el mundo de la computación.

Mientras se avanza en el desarrollo de ordenadores cuánticos, los criptógrafos han tenido que anticiparse a elaborar algoritmos pensados para esta nueva tecnología. ¿Podrán desencriptarse fácilmente los sistemas que usamos actualmente? A continuación, te explicaremos qué es la criptografía postcuántica.

¿Qué es la criptografía postcuántica?

La criptografía postcuántica es una rama de la criptografía que se preocupa de diseñar algoritmos resistentes a la computación cuántica. Se diferencia de la criptografía cuántica, ya que esta se refiere a encontrar algoritmos de cifrado para ordenadores cuánticos, mientras que los algoritmos postcuánticos se basan en los conocimientos y la tecnología que tenemos actualmente para que existan sistemas resistentes a los ataques con computación cuántica en el futuro.

En resumen, la definición de qué es la criptografía postcuántica consiste en el desarrollo de algoritmos criptográficos que sean resistentes a un ataque con ordenadores cuánticos. Actualmente, se prevé que algunos de los algoritmos más utilizados se puedan romper, como por ejemplo:

• RSA: el algoritmo de cifrado RSA se basa en el problema de la factorización de números enteros. Esto significa que las claves creadas por RSA son dos números primos muy grandes multiplicados entre sí. Actualmente, dicho problema matemático no tiene solución y, por eso, RSA se considera un sistema de cifrado asimétrico seguro. No obstante, el desarrollo de ordenadores cuánticos promete dar una solución para romper ese criptosistema.
• Diffie-Hellman: el algoritmo de Diffie-Hellman se basa en el problema del logaritmo discreto. Se basa en las propiedades de la exponenciación modular para realizar un intercambio de claves criptográficas de forma segura. No obstante, la computación cuántica también promete darle solución al problema en cuestión, lo que conllevaría a romper este algoritmo.
• AES: el algoritmo de cifrado por bloques, AES (Advanced Encryption Standard), también podría descifrarse con el ataque de fuerza bruta de un ordenador cuántico. No obstante, usar una clave con el doble de tamaño bastaría para volver a hacer el sistema seguro.

Existen dos algoritmos matemáticos que comprueban la posibilidad de romper algunos de los algoritmos mencionados más arriba, los cuales dieron origen, de algún modo, a la criptografía postcuántica.

Algoritmo de Shor

Para entender qué es la criptografía postcuántica, es importante conocer los dos algoritmos que comprueban que es matemáticamente posible romper ciertos criptosistemas con computación cuántica.

El algoritmo de Shor fue creado por Peter Shor, profesor de matemáticas del MIT, entre 1997 y 1998. Dicho algoritmo cuántico plantea la posibilidad de factorizar un número entero N y serviría para romper el criptosistema de clave pública de RSA. Las dos claves que genera RSA se encuentran y son seguras, ya que actualmente es prácticamente imposible factorizar dos números primos muy grandes.

Algoritmo de Grover

El Advanced Encryption Standard (AES) es un algoritmo de cifrado por bloques que se utiliza como estándar, ya que se considera que es 100% seguro en la actualidad. Sin embargo, el algoritmo de Grover demuestra que la clave de este sistema de cifrado simétrico puede hallarse por medio de la computación cuántica.

No obstante, por medio de la criptografía poscuántica, se ha descubierto una solución para el algoritmo de Glover, que es duplicar el tamaño de la clave utilizada por AES para cifrar por bloques. De este modo, podría usarse el mismo protocolo, que ya está establecido como estándar globalmente.

Criptografía cuántica

Ya hemos visto qué es la criptografía postcuántica y cuáles son sus principales aplicaciones. Ahora, hablaremos sobre qué es la criptografía cuántica y cuál es su proyección a futuro.

La criptografía cuántica, principalmente, tiene dos funciones:

1. Diseñar algoritmos cuánticos de cifrado para contar con nuevos criptosistemas más rápidos y eficientes.
2. Romper algoritmos existentes con el fin de descifrar toda la información que actualmente se encuentra “asegurada” con estos protocolos. Los protocolos HTTPS, RSA, intercambio de llaves Diffie-Hellman, DSA y AES son los más anticipados por la ciencia.

La criptografía cuántica se basa en los principios de la física cuántica, que describe el comportamiento de las partículas de la luz: electrones y fotones. Estas partículas cambian de estado al observarse y sus propiedades pueden aplicarse para el desarrollo de ordenadores que no operen con bits, sino cúbits.

En criptografía, esto permite hacer intercambios de llaves seguros y muchas cosas más. Adicionalmente, permitirá hacer cálculos que con la tecnología actual llevarían millones de años. Entonces, los sistemas de cifrado estarán más expuestos a ataques de oráculo o de fuerza bruta.

¿Cómo aprender más?

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