¿Qué es un nonce?

¿Sabes qué es un nonce y qué diferentes usos tiene en criptografía? En el desarrollo de sistemas criptográficos, es habitual el uso de ciertos números que se combinan con los datos originales con el fin de lograr una encriptación más segura. Hay diferentes tipos de números que se usan para estos propósitos y cada uno de ellos tiene propiedades específicas y diferentes. En este post, hablaremos sobre un tipo de número que se utiliza bastante en esquemas criptográficos y es conocido por formar parte de sistemas como los modos CTR, GMC e, incluso, bitcoin. A continuación, te explicaremos qué es un nonce.

¿Qué es un nonce?

Un número nonce es un valor aleatorio que se combina con una cadena de datos antes de ser ser sometida a una función de cifrado. El nonce se utiliza en sistemas como los modos de operación de cifrado CRT o GCM y también es famoso por ser una parte fundamental del esquema de bitcoin. Las principales propiedades de un nonce son que debe generarse de forma realmente aleatoria y que debe tener un tamaño específico, dado por los bloques del sistema utilizado.

Nonce en los modos CTR y GMC

Para entender qué es un nonce, es útil comprender cómo se utiliza este valor en los modos de cifrado por bloques CRT y GCM.

El modo de cifrado por bloques CRT o counter es un mecanismo que permite cifrar una serie de bloques, todos a la vez, de forma relativamente segura. CTR es vulnerable, pero existe una versión segura conocida como GCM o Galois/Counter mode. Para entender cómo funcionan ambos, explicaremos el modo CTR:

1. Primero, se genera un número nonce, que debe ser totalmente aleatorio y tener la mitad del tamaño de cada bloque de datos.
2. La otra mitad del bloque se rellena con un número llamado «contador», que crece progresivamente de acuerdo con cada bloque, comenzando desde «00000000», hasta llegar a «99999999», suponiendo que se trata de un bloque de 16 bytes.
3. La combinación del nonce con el contador es el bloque que se encripta con el algoritmo de cifrado AES.
4. Finalmente, al resultado del paso anterior se le ejecuta una operación XOR con el bloque de texto plano original del mensaje, lo que produce el bloque de texto cifrado final.

Qué es un nonce en bitcoin

Ahora sabes qué es un nonce y cómo funciona dentro del modo cifrado CTR y GCM (que es una versión de CTR, pero con protocolos de autenticación HMAC). A continuación, hablaremos brevemente sobre qué papel cumplen los números nonce dentro del funcionamiento del bitcoin.

Para entender cómo se utiliza el nonce en bitcoin, es necesario repasar el concepto de proof of work (PoW) o prueba de trabajo, que se refiere a un mecanismo para incentivar a los mineros a verificar transacciones de forma honesta. Además, es un método que impide por completo que hagan lo contrario.

Para garantizar esto, la función de los mineros es generar un número aleatorio nonce que, al combinarse con la cadena de datos de una transacción, produzca una función criptográfica hash que comience con cinco ceros. De este modo, la prueba de trabajo es el gasto computacional que hace el minero a cambio de una recompensa.

Así, gracias al uso inteligente de un nonce, sería inútil gastar dinero y energía en encontrar códigos para verificar transacciones falsas. En realidad, es mucho mejor gastar dichos recursos en encontrar números aleatorios que verdaderamente autentifiquen cada transacción.

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