Cifrado simétrico con clave compartida: cómo protege sus datos

Cuando utilizas internet, tus mensajes, contraseñas y datos personales se transmiten constantemente a través de la red. Para proteger esta información de los ciberdelincuentes, existe un sistema de cifrado especial: el cifrado simétrico. Este método de cifrado con claves simétricas se basa en un único código secreto que se usa tanto para codificar como para decodificar la información.

Históricamente, los algoritmos de cifrado simétrico se aplicaron por primera vez en estructuras gubernamentales y militares para mantener en secreto sus comunicaciones. Hoy en día, este principio es la base de la seguridad de millones de sistemas informáticos en todo el mundo.

Cómo funciona realmente un sistema con una misma clave

Imagina que quieres enviarle a un amigo un mensaje secreto. La forma más sencilla es acordar un “código” especial que solo vosotros dos conozcáis. Este principio es la base del esquema de cifrado simétrico usando una sola clave.

El proceso comienza con el “texto plano” — tu mensaje original o datos. Cuando los transmites a través del algoritmo de cifrado (llamado cifrado), el texto se transforma en una secuencia de caracteres sin sentido — el “texto cifrado”. Cualquiera que intercepte tu mensaje verá este texto cifrado, pero no podrá leerlo sin la clave correcta.

El destinatario, que posee la misma clave secreta, pasa el texto cifrado por el algoritmo inverso y obtiene de nuevo el mensaje original.

La seguridad de todo el sistema depende de una cosa: ¿qué tan difícil es adivinar la clave correcta? A una computadora que intente probar todas las posibles combinaciones de una clave de 128 bits le tomarían miles de millones de años de trabajo continuo. Si se amplía la clave a 256 bits, la tarea se vuelve prácticamente imposible incluso para los ordenadores más potentes actuales. Las claves de 256 bits se consideran resistentes incluso frente a ataques hipotéticos con computadoras cuánticas.

Dos formas de codificación: bloques y flujos

Existen dos formas principales en que funciona el cifrado simétrico en la práctica.

Cifrados por bloques dividen tus datos en porciones fijas — por ejemplo, bloques de 128 bits cada uno. Cada bloque se cifra por separado usando un mismo algoritmo y una misma clave. Es como cortar un mensaje en partes iguales y sellar cada parte en un sobre con un código.

Cifrados por flujo trabajan de otra manera: codifican los datos no en bloques grandes, sino bit a bit. Es como si escribieras un mensaje letra por letra, y cada letra se cifrara inmediatamente antes de enviarla.

Por qué el cifrado simétrico no es lo mismo que el asimétrico

En el mundo del cifrado existe otro método principal: el cifrado asimétrico, y entre ambos hay diferencias fundamentales.

La diferencia más importante: el cifrado simétrico usa una clave para ambas operaciones (cifrado y descifrado), mientras que el asimétrico emplea dos claves completamente diferentes.

En los sistemas asimétricos, una clave se llama clave pública (pública) — puede ser conocida por todos. La otra clave se llama privada — la guardas en secreto. Si alguien cifra datos con tu clave pública, solo tu clave privada podrá descifrarlos.

Pero los algoritmos asimétricos tienen su coste: funcionan mucho más lentamente que los simétricos y requieren más recursos computacionales. Además, para ofrecer el mismo nivel de protección, las claves públicas y privadas deben ser mucho más largas que las claves simétricas.

Dónde se usa el cifrado simétrico en tu ordenador

Si alguna vez has usado un mensajero para comunicarte de forma segura o has descargado archivos desde un servicio en la nube, ya has trabajado con cifrado simétrico.

El ejemplo más popular es AES (Estándar de cifrado avanzado). Este algoritmo se usa en todas partes: desde aplicaciones de mensajería segura hasta protección de datos en servidores de servicios en la nube. AES puede funcionar tanto en software como integrado directamente en los chips del ordenador.

La versión más común es AES-256, donde 256 indica la longitud de la clave en bits. Estas claves se consideran prácticamente irrompibles.

Dato curioso: cuando la gente escucha sobre “criptografía” en el contexto de blockchain y Bitcoin, a menudo piensan en cifrado. En realidad, estos sistemas no usan cifrado, sino un algoritmo especializado de firmas digitales llamado ECDSA (Algoritmo de firma digital de curva elíptica). Este algoritmo crea firmas únicas para verificar la autenticidad, pero no cifra los datos en sí. ECDSA se basa en matemáticas de curvas elípticas, que pueden usarse para muchas tareas, pero ECDSA en sí no es adecuado para cifrar.

TLS: cuando el cifrado simétrico y asimétrico trabajan juntos

Uno de los mayores problemas del cifrado simétrico surge cuando necesitas compartir una clave secreta con alguien a través de un canal no confiable. Si la clave es interceptada, toda la seguridad se pierde.

Para solucionar esto, los protocolos web modernos usan un enfoque híbrido. Primero establecen un canal seguro mediante cifrado asimétrico (para intercambiar claves de forma segura), y luego usan cifrado simétrico rápido para transmitir grandes volúmenes de datos.

El ejemplo más destacado de este sistema híbrido es el protocolo TLS (Transport Layer Security), que protege la mayor parte de la navegación en internet. Cuando accedes a un sitio web seguro (la dirección empieza con https://), estás usando TLS.

Por qué el cifrado simétrico sigue siendo lo mejor para trabajar rápidamente

El cifrado simétrico tiene varias ventajas indiscutibles que lo hacen imprescindible en los sistemas modernos:

• Velocidad: Los algoritmos simétricos son mucho más rápidos que los asimétricos, por lo que son ideales para cifrar grandes volúmenes de información.

• Simplicidad: Los sistemas con una sola clave son más fáciles de implementar y requieren menos potencia de cálculo.

• Flexibilidad en seguridad: Para aumentar el nivel de protección, solo hay que incrementar la longitud de la clave. Cada bit adicional aumenta la dificultad de romperlo de forma geométrica.

Pero esta ventaja tiene un lado negativo: el problema de la transmisión de claves. Cuando la clave simétrica se envía por un canal no protegido, corre el riesgo de ser interceptada. Si un tercero no autorizado obtiene acceso a tu clave, todos los datos cifrados con ella se vuelven accesibles para él.

Riesgos en la implementación

Es importante entender que un algoritmo matemáticamente confiable puede ser vulnerable si hay errores en su implementación. Aunque una clave muy larga hace que un ataque de fuerza bruta sea inviable, errores en el código a menudo crean “puertas traseras” que los atacantes pueden explotar. Por eso, la auditoría de seguridad y las pruebas de vulnerabilidad son fundamentales para cualquier sistema criptográfico.

Conclusión

El cifrado simétrico con una sola clave sigue siendo una de las herramientas más importantes para proteger datos en el mundo digital. Desde la protección de tu tráfico en internet hasta la seguridad de archivos en servicios en la nube, este método de codificación ofrece velocidad, sencillez y fiabilidad. Aunque a menudo se combina con cifrado asimétrico para resolver el problema de la transmisión segura de claves, el cifrado simétrico continúa siendo la base de la seguridad informática moderna.