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\end_header

\begin_body

\begin_layout Standard
La seguridad en red se refiere a:
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
Confidencialidad
\series default
: Evitar que terceras partes entiendan el mensaje.
 Si 
\begin_inset Formula $K_{A}$
\end_inset

 es la clave de cifrado o encriptado de Alice y 
\begin_inset Formula $K_{B}$
\end_inset

 es la clave de descifrado correspondiente de Bob, Alice encripta un 
\series bold
\emph on
plaintext
\series default
\emph default
 o mensaje en claro 
\begin_inset Formula $m$
\end_inset

 con 
\begin_inset Formula $K_{A}$
\end_inset

 y envía el 
\series bold
\emph on
ciphertext
\series default
\emph default
 o texto cifrado 
\begin_inset Formula $K_{A}(m)$
\end_inset

 a Bob, que obtiene 
\begin_inset Formula $m=K_{B}(K_{A}(m))$
\end_inset

.
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
Autenticación
\series default
: Confirmar que la otra parte de la comunicación es quien dice ser.
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
Integridad
\series default
: Asegurar que los mensajes no han sido alterados.
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
Acceso
\series default
 y 
\series bold
disponibilidad
\series default
: Los servicios deben estar accesibles y disponibles a los usuarios.
\end_layout

\begin_layout Standard
Alice y Bob pueden ser personas, un navegador y un servidor web, servidores
 DNS, routers intercambiando información de enrutamiento, etc.
 Trudy, un intruso, puede:
\end_layout

\begin_layout Itemize
Espiar mensajes (
\series bold
\emph on
eavesdrop
\series default
\emph default
).
\end_layout

\begin_layout Itemize
Insertar o filtrar mensajes.
\end_layout

\begin_layout Itemize
Modificar mensajes, por ejemplo para impersonar (
\series bold
\emph on
spoof
\series default
\emph default
) a Alice o a Bob cambiando la IP fuente en los paquetes.
\end_layout

\begin_layout Itemize
Robar una conexión abierta sustituyendo al emisor o receptor (
\series bold
\emph on
hijacking
\series default
\emph default
).
\end_layout

\begin_layout Itemize
Prevenir que un servicio sea usado por otros (
\series bold
\emph on
denial of service
\series default
\emph default
), por ejemplo sobrecargando los recursos.
\end_layout

\begin_layout Standard
Clasificamos los ataques a un sistema de cifrado o encriptado en:
\end_layout

\begin_layout Itemize
Ataques de solo 
\emph on
ciphertext
\emph default
 en que solo se analiza este, como la 
\series bold
fuerza bruta
\series default
, en que se prueban todas las claves hasta encontrar la correcta, o ataques
 por análisis estadístico.
\end_layout

\begin_layout Itemize
Con 
\emph on
plaintext
\emph default
 conocido, en que Trudy conoce el 
\emph on
plaintext
\emph default
 correspondiente a algún 
\emph on
\lang english
ciphertext
\emph default
\lang spanish
.
\end_layout

\begin_layout Itemize
Con 
\emph on
plaintext
\emph default
 escogido, en que Trudy puede obtener el 
\emph on
ciphertext
\emph default
 de un 
\emph on
plaintext
\emph default
.
\end_layout

\begin_layout Section
Criptografía de clave simétrica
\end_layout

\begin_layout Standard
Las claves de cifrado y descifrado son la misma, aunque el procedimiento
 para cifrar y descifrar puede ser distinto.
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
Cifrado de sustitución
\series default
: Sustituir un objeto por otro.
 La clave es una biyección entre objetos.
 En el 
\series bold
cifrado monoalfabético
\series default
 se sustituye una letra por otra.
\end_layout

\begin_layout Itemize
Se puede usar un patrón cíclico para alternar entre distintos cifrados de
 sustitución, y la clave es una lista de cifrados de sustitución y el patrón
 cíclico.
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
Cifrado de flujo
\series default
: La clave tiene el mismo número de bits que el mensaje a cifrar y se aplica
 XOR entre el mensaje y la clave.
\end_layout

\begin_layout Itemize
Se puede usar una clave corta como semilla de un generador de números pseudo-ale
atorio (
\series bold
PRNG
\series default
) para generar la clave en un cifrado de flujo.
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
Cifrado de bloque
\series default
: El mensaje se divide en bloques de longitud fija cifrados por separado,
 usando 
\emph on
padding
\emph default
 para ajustar los mensajes al tamaño del bloque.
 Es importante la relación entre los bits.
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
\emph on
Cipher Book Chaining
\series default
\emph default
 (
\series bold
CBC
\series default
): Para ocular patrones, cada bloque se cifra con una clave prefijada combinada,
 por ejemplo con XOR, con el 
\emph on
ciphertext
\emph default
 del bloque anterior, o con un 
\series bold
vector de inicialización
\series default
 para el primer bloque.
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
DES
\series default
 (
\emph on
Data Encryption Standard
\emph default
): Estándar estadounidense NIST 1993 que usa CDC con bloques de 64 bits
 y una clave simétrica de 56 bits.
 A cada bloque se le hace una permutación inicial, 16 
\emph on
rounds
\emph default
 idénticos de una función que usa distintos 48 bits de la clave y una permutació
n final, obteniendo un 
\emph on
ciphertext
\emph default
 de 64 bits.
 En el 
\series bold
\emph on
DES Challenge
\series default
\emph default
 se vio que la clave se puede obtener por fuerza bruta en menos de un día,
 pero no se conoce un buen ataque analítico.
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
3DES
\series default
: Cifrar 3 veces seguidas con DES con 3 claves distintas.
\end_layout

\begin_layout Itemize

\series bold
AES
\series default
 (
\emph on
Advanced Encryption Standard
\emph default
): Estándar NIST que sustituye a DES desde noviembre de 2001.
 Usa bloques de 128 bits y claves de 128, 192 y 256 bits.
 Si descifrar DES por fuerza bruta tardara un segundo, con AES tardaría
 149 billones de años.
\end_layout

\begin_layout Section
Criptografía de clave pública
\end_layout

\begin_layout Standard
En la 
\series bold
criptografía de clave pública
\series default
, cada entidad tiene una 
\series bold
clave pública
\series default
 
\begin_inset Formula $K^{+}$
\end_inset

 conocida por todos y una 
\series bold
clave privada
\series default
 
\begin_inset Formula $K^{-}$
\end_inset

 solo conocida por la entidad, de forma que lo que se encripta con la clave
 pública se puede desencriptar con la privada y es inviable calcular la
 privada a partir de la pública.
\end_layout

\begin_layout Standard
En 
\series bold
RSA
\series default
 (
\emph on
Rivest-Shamir-Adelson Algorithm
\emph default
), para generar las claves se escogen dos primos grandes 
\begin_inset Formula $p$
\end_inset

 y 
\begin_inset Formula $q$
\end_inset

; se calculan 
\begin_inset Formula $n\coloneqq pq$
\end_inset

 y 
\begin_inset Formula $z\coloneqq \phi(n)=(p-1)(q-1)$
\end_inset

; se escogen 
\begin_inset Formula $e<n$
\end_inset

 con 
\begin_inset Formula $e$
\end_inset

 y 
\begin_inset Formula $z$
\end_inset

 coprimos y 
\begin_inset Formula $d$
\end_inset

 tal que 
\begin_inset Formula $ed\equiv1\bmod z$
\end_inset

, y se toma 
\begin_inset Formula $(n,e)$
\end_inset

 como clave pública y 
\begin_inset Formula $(n,d)$
\end_inset

 como clave privada.
 Los mensajes se interpretan como enteros positivos.
 Cifrar un mensaje 
\begin_inset Formula $m$
\end_inset

 es calcular 
\begin_inset Formula $m^{e}\bmod n$
\end_inset

, y descifrar un texto cifrado 
\begin_inset Formula $c$
\end_inset

 es calcular 
\begin_inset Formula $c^{d}\bmod n$
\end_inset

.
\end_layout

\begin_layout Standard
Con esto, para todo mensaje 
\begin_inset Formula $m$
\end_inset

, 
\begin_inset Formula $K^{-}(K^{+}(m))=m$
\end_inset

.
 En efecto, sea 
\begin_inset Formula $k$
\end_inset

 tal que 
\begin_inset Formula $ed=kz+1$
\end_inset

, por el teorema de Euler, 
\begin_inset Formula $m^{z}=m^{\phi(n)}\equiv1\bmod n$
\end_inset

, luego trabajando módulo 
\begin_inset Formula $n$
\end_inset

, 
\begin_inset Formula $K^{-}(K^{+}(m))\equiv(m^{e})^{d}=m^{ed}=m^{kz+1}=(m^{z})^{k}m\equiv1^{k}m=m$
\end_inset

.
 Además, para determinar 
\begin_inset Formula $d$
\end_inset

 a partir de 
\begin_inset Formula $(n,e)$
\end_inset

, en esencia hay que calcular 
\begin_inset Formula $\phi(n)$
\end_inset

 factorizando 
\begin_inset Formula $n$
\end_inset

 en 
\begin_inset Formula $p$
\end_inset

 y 
\begin_inset Formula $q$
\end_inset

, pero factorizar un entero es NP-completo.
\end_layout

\begin_layout Section
Intercambio de claves
\end_layout

\begin_layout Standard
Encriptar en RSA es computacionalmente costoso, siendo DES al menos 100
 veces más rápido en software, por lo que se suele usar RSA para enviar
 una clave simétrica encriptada que es la que se usa para cifrar los datos.
\end_layout

\begin_layout Standard
Otra opción es el 
\series bold
algoritmo de Diffie-Hellman
\series default
:
\end_layout

\begin_layout Enumerate
Alice y Bob acuerdan, sin necesidad de cifrado, un número primo 
\begin_inset Formula $q$
\end_inset

 y un entero 
\begin_inset Formula $\alpha<q$
\end_inset

 coprimo con 
\begin_inset Formula $q$
\end_inset

.
\end_layout

\begin_layout Enumerate
Generan claves privadas respectivas 
\begin_inset Formula $X_{A},X_{B}<q$
\end_inset

.
\end_layout

\begin_layout Enumerate
Generan claves públicas respectivas 
\begin_inset Formula $Y_{A}\coloneqq \alpha^{X_{A}}\bmod q$
\end_inset

 e 
\begin_inset Formula $Y_{B}\coloneqq \alpha^{X_{B}}\bmod q$
\end_inset

 y las intercambian.
\end_layout

\begin_layout Enumerate
Alice calcula 
\begin_inset Formula $Y_{B}^{X_{A}}\bmod q$
\end_inset

 y Bob calcula 
\begin_inset Formula $Y_{A}^{X_{B}}\bmod q$
\end_inset

.
 El resultado coincide y se usa como clave simétrica.
\end_layout

\begin_layout Standard
En efecto, 
\begin_inset Formula $Y_{B}^{X_{A}}=(\alpha^{X_{B}})^{X_{A}}=(\alpha^{X_{A}})^{X_{B}}=Y_{A}^{X_{B}}$
\end_inset

, y la seguridad se debe a que es muy difícil calcular 
\series bold
logaritmos discretos
\series default
 (la inversa del exponente en aritmética modular).
 Sin embargo, este algoritmo no ofrece autenticación de las partes, por
 lo que es vulnerable a ataques 
\series bold
\emph on
\lang english
man-in-the-middle
\series default
\emph default
\lang spanish
 (
\series bold
MITM
\series default
), en los que un atacante se hace pasar por Bob para Alice y por Alice para
 Bob haciendo de intermediario en la comunicación y viendo los mensajes
 en claro.
\end_layout

\begin_layout Section
Autenticación
\end_layout

\begin_layout Standard
La autenticación permite a las partes de la comunicación saber que los mensajes
 que reciben son realmente de quien dicen ser y que no han sido alterados.
 
\end_layout

\begin_layout Standard
Un mecanismo de autenticación es 
\series bold
verificable
\series default
, 
\series bold
no falsificable
\series default
 o 
\series bold
no repudiable
\series default
 si el receptor puede probar ante otros que un mensaje realmente ha sido
 enviado por el emisor, en cuyo caso el mecanismo es de 
\series bold
firma digital
\series default
.
\end_layout

\begin_layout Standard
Una forma de firma digital es adjuntar al mensaje una copia de este cifrada
 con la clave privada del emisor, que el receptor comprobará aplicando la
 clave pública del emisor a esta copia y comparándola con el mensaje.
 
\end_layout

\begin_layout Standard
Esto es computacionalmente costoso, por lo que en la práctica lo que se
 cifra es una 
\series bold
huella
\series default
 (
\emph on
fingerprint
\emph default
) del mensaje, obtenida de aplicarle a este una 
\series bold
función 
\emph on
hash
\emph default
 criptográfica
\series default
 o 
\series bold
\emph on
message digest
\series default
\emph default
, una función fácil de calcular que genera una huella de longitud fija a
 partir del mensaje y para la que es computacionalmente inviable encontrar
 dos mensajes con un mismo 
\emph on
hash
\emph default
 y por tanto un mensaje que tenga un 
\emph on
hash
\emph default
 determinado.
\end_layout

\begin_layout Standard
El 
\emph on
Internet checksum
\emph default
 no sirve, pues a partir de un mensaje es fácil encontrar otro con el mismo
 
\emph on
checksum
\emph default
.
 Algunos 
\emph on
hash
\emph default
 criptográficos son 
\series bold
MD5
\series default
 (RFC 1321), que calcula una huella de 128 bits en 4 pasos, y 
\series bold
SHA-1
\series default
 (NIST FIPS PUB 180-1), que calcula una de 160 bits, pero ambos han sido
 atacados al encontrar colisiones, por lo que ahora se usa 
\series bold
SHA-2
\series default
, que produce huellas de 224, 256, 384 o 512 bits.
\end_layout

\begin_layout Standard
Otra forma de autenticación más eficiente, especialmente para sesiones interacti
vas, es adjuntar a los mensajes un 
\series bold
MAC
\series default
 (
\emph on
Message Authentication Code
\emph default
), la huella de la concatenación del mensaje y una clave simétrica preestablecid
a (
\emph on
authentication key
\emph default
), aunque esto no sirve de firma digital porque el receptor también puede
 calcular el MAC.
\end_layout

\begin_layout Standard
Las 
\series bold
autoridades de certificación
\series default
 (
\series bold
CA
\series default
) sirven para evitar recibir la clave pública de una persona indicando que
 es de otra.
 Para ello, una entidad registra su clave pública en la CA aportando una
 prueba de identidad, y la CA crea un certificado firmando la clave pública
 a registrar con su clave privada.
\end_layout

\end_body
\end_document