¿Qué es un algoritmo de cifrado?

Un algoritmo de cifrado es un procedimiento matemático que utiliza una clave para convertir texto plano legible en texto cifrado ilegible, y viceversa. Define los pasos exactos para cifrar y descifrar los datos. Algunos algoritmos de cifrado comunes son AES (simétrico) y RSA (asimétrico), cada uno adecuado para diferentes necesidades de seguridad.

Un algoritmo de cifrado es el conjunto de reglas matemáticas que se utilizan para transformar datos legibles ( texto plano ) en un formato ilegible (texto cifrado) mediante una clave, y para revertir el proceso para usuarios autorizados. El algoritmo define cómo se produce el cifrado; la clave determina el resultado específico. Los algoritmos de cifrado se dividen en tres grandes grupos: simétricos, asimétricos y los nuevos estándares postcuánticos.

Puntos Clave

• Un algoritmo de cifrado es un procedimiento matemático que convierte texto plano en texto cifrado (y viceversa) utilizando una clave criptográfica.
• El algoritmo define la transformación; la clave la personaliza. Sin la clave correcta, el algoritmo no puede descifrar el texto cifrado.
• Los algoritmos simétricos (como AES) utilizan una clave compartida y son rápidos; los algoritmos asimétricos (como RSA y ECC) utilizan un par de claves pública y privada y permiten el intercambio seguro de claves y las firmas digitales.
• La robustez de un algoritmo depende del algoritmo en sí, así como de la longitud de la clave y una implementación adecuada. Los algoritmos más antiguos, como DES, están en desuso; AES y RSA (con claves de gran tamaño) son los estándares actuales.
• El NIST finalizó en 2024 los algoritmos de cifrado post-cuántico ML-KEM (FIPS 203), ML-DSA (FIPS 204) y SLH-DSA (FIPS 205), para reemplazar los algoritmos que una computadora cuántica podría descifrar.

¿Qué es un algoritmo de cifrado?

Un algoritmo de cifrado es un componente fundamental de la criptografía moderna : un procedimiento matemático preciso que protege los datos convirtiéndolos a un formato ilegible que solo puede descifrarse con la clave correcta. Utiliza operaciones matemáticas para transformar el texto plano en texto cifrado y es la base de la comunicación segura, la protección de datos y la seguridad de la información en todo el mundo.

Una forma útil de entenderlo es la siguiente: el algoritmo es el método y la clave es la información secreta que lo personaliza. El mismo algoritmo con dos claves diferentes produce dos textos cifrados completamente distintos. Cuando un mensaje o archivo se cifra, solo puede ser leído por quien posee la clave correcta; sin ella, no existe una forma práctica de recuperar los datos originales. Por eso, la seguridad del cifrado se basa tanto en un algoritmo robusto como en una clave bien protegida.

Los tres tipos de algoritmos de cifrado

Los algoritmos de cifrado se dividen en tres grandes categorías. Las dos primeras son las clásicas; la tercera es la nueva generación diseñada para la era cuántica.

1. Algoritmos de cifrado simétrico

Los algoritmos simétricos utilizan una única clave compartida tanto para el cifrado como para el descifrado. Existen dos tipos: cifrados de flujo, que cifran los datos bit a bit, y cifrados de bloque, que cifran bloques de tamaño fijo. Es como guardar un paquete con una llave y enviárselo a alguien que posee una clave idéntica. La principal ventaja es la eficiencia: el cifrado simétrico es rápido y muy adecuado para grandes volúmenes de datos. El principal desafío reside en el uso compartido de la clave, ya que esta debe entregarse de forma segura, lo que exige una gestión de claves rigurosa. Algunos algoritmos simétricos comunes son:

• AES (Estándar de cifrado avanzado): El algoritmo simétrico líder en la actualidad, compatible con claves de 128, 192 o 256 bits. Altamente seguro y eficiente, y el estándar moderno.
• Pez globo: Un cifrador de bloques rápido que admite longitudes de clave de 32 a 448 bits, utilizado en diversas aplicaciones.
• Camelia: Un cifrador de bloques de 128 bits con claves de 128, 192 o 256 bits, desarrollado en Japón y aprobado por la ISO, el proyecto NESSIE de la UE y el CRYPTREC de Japón.
• ChaCha20: Un cifrado de flujo moderno y rápido que utiliza una clave de 256 bits, ampliamente utilizado en TLS y entornos móviles como una alternativa eficiente a AES.

2. Algoritmos de cifrado asimétrico

Los algoritmos asimétricos, también llamados criptografía de clave pública, utilizan dos claves relacionadas: una clave pública que se puede compartir libremente y una clave privada que se mantiene en secreto. Los datos cifrados con la clave pública solo se pueden desbloquear con la clave privada correspondiente . Esto elimina la necesidad de intercambiar un secreto compartido por adelantado, lo que lo hace ideal para redes abiertas, y permite que las firmas digitales verifiquen la autenticidad. Es más lento que el cifrado simétrico, por lo que se suele utilizar para intercambiar una clave simétrica en lugar de cifrar grandes cantidades de datos. Algunos algoritmos asimétricos comunes son:

• RSA (Rivest-Shamir-Adleman): El algoritmo asimétrico más utilizado para la comunicación segura y las firmas digitales. La clave pública cifra y verifica; la clave privada descifra y firma.
• ECC (Criptografía de curva elíptica): Una familia de algoritmos asimétricos basados ​​en curvas elípticas, que ofrecen una seguridad robusta con claves mucho más cortas que RSA.
• Diffie Hellman: No se trata de un algoritmo de cifrado en sí mismo, sino de un protocolo de intercambio de claves que permite a dos partes establecer un secreto compartido, que posteriormente puede utilizarse para el cifrado simétrico.

3. Algoritmos de cifrado post-cuántico

Los algoritmos postcuánticos están diseñados para resistir ataques de computadoras cuánticas, que podrían vulnerar RSA y ECC utilizando el algoritmo de Shor. En agosto de 2024, tras una evaluación de ocho años, el NIST finalizó los primeros estándares postcuánticos. Se trata de estándares publicados, no de propuestas de investigación, y las organizaciones ya los están adoptando.

• ML-KEM (FIPS 203): Mecanismo de encapsulación de claves basado en retículos modulares, anteriormente conocido como Kyber. Un algoritmo basado en retículos que constituye el principal sustituto del intercambio de claves RSA y ECC.
• ML-DSA (FIPS 204): Algoritmo de firma digital basado en retículos de módulos, anteriormente Dilithium. Un algoritmo basado en retículos, el principal reemplazo para RSA y ECDSA firmas
• SLH-DSA (FIPS 205): Algoritmo de firma digital basado en hash sin estado, anteriormente conocido como SPHINCS+. Un esquema de firma basado en hash construido sobre una base matemática diferente, valorado como una copia de seguridad conservadora.

Se prevé que le siga un cuarto estándar, FN-DSA (FIPS 206), basado en FALCON. Las principales familias de criptografía post-cuántica son la basada en retículos, la basada en funciones hash, la basada en códigos y la criptografía multivariada.

Simétrico vs. Asimétrico vs. Post-Cuántico: Comparación Rápida

	Simétrico	Asimétrico	Post-cuántico
Teclados	Una clave compartida	Par público y par privado	Varía (KEM o firma)
Velocidad	Rápido	Más lento	Varía según el algoritmo.
Ideal para	Datos masivos, datos en reposo	Intercambio de claves, firmas	Reemplazo resistente a la mecánica cuántica
Ejemplos	AES, ChaCha20	RSA, ECC	ML-KEM, ML-DSA, SLH-DSA
Cuánticamente seguro	Sí (AES-256)	No (RSA, ECC roto)	Sí (por diseño)

¿Qué hace que un algoritmo de cifrado sea robusto?

No todos los algoritmos ofrecen la misma protección, y la solidez del cifrado proviene de la combinación de varios factores:

• El algoritmo en sí: Debe estar bien diseñado y ser analizado exhaustivamente por la comunidad criptográfica. Los algoritmos estandarizados y públicamente verificados (como AES) gozan de confianza precisamente porque han superado años de escrutinio.
• Longitud de la clave: En general, las claves más largas implican más combinaciones posibles y una mayor resistencia a los ataques de fuerza bruta, dentro de un algoritmo determinado.
• Aleatoriedad: Las claves deben generarse con una fuente sólida y verdaderamente aleatoria, ya que las claves predecibles socavan incluso un algoritmo robusto.
• Implementación: Incluso un algoritmo robusto puede fallar si se implementa incorrectamente o si las claves se gestionan mal. Una gestión adecuada de las claves es fundamental.

Esta es también la razón por la que los algoritmos se van retirando con el tiempo. DES, que alguna vez fue un estándar, ahora está obsoleto porque su corta longitud de clave ya no es segura. Elegir algoritmos actuales y estandarizados y retirar los débiles es una parte fundamental de la criptoagilidad.

Cómo ayuda la consultoría de cifrado

Los servicios de consultoría en cifrado de Encryption Consulting están diseñados para seleccionar los algoritmos de cifrado adecuados para cada caso de uso, con el tamaño de clave correcto, y gestionarlos a medida que evolucionan los estándares. Evaluamos sus algoritmos actuales, identificamos los débiles o en desuso, diseñamos una arquitectura alineada con las directrices NIST y FIPS , y planificamos la migración a estándares post-cuánticos con la agilidad criptográfica necesaria para adaptarse continuamente. Todo ello respaldado por las prácticas certificadas ISO/IEC 27001:2022 y SOC 2.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un algoritmo de cifrado en términos sencillos?

Un algoritmo de cifrado es un procedimiento matemático que transforma datos legibles en información ilegible, de modo que solo las personas autorizadas puedan leerlos. Utiliza una clave, un valor secreto, para controlar el cifrado, y la misma clave, o una relacionada, para descifrarla posteriormente. El algoritmo funciona como un mecanismo de bloqueo y la clave como la clave específica que lo activa. Ejemplos comunes son AES y RSA.

¿Cuál es la diferencia entre un algoritmo de cifrado y una clave?

El algoritmo es el método matemático fijo para transformar datos, mientras que la clave es la entrada secreta que personaliza el resultado. El mismo algoritmo, utilizado con dos claves diferentes, produce dos textos cifrados completamente distintos. El algoritmo puede ser de dominio público (la mayoría de los estándar lo son), pero la clave debe mantenerse en secreto, ya que la seguridad depende de proteger la clave, no de ocultar el algoritmo.

¿Cuáles son los principales tipos de algoritmos de cifrado?

Existen tres tipos principales. Los algoritmos simétricos (como AES) utilizan una única clave compartida y son rápidos, ideales para grandes volúmenes de datos. Los algoritmos asimétricos (como RSA y ECC) utilizan un par de claves pública y privada, lo que permite un intercambio seguro de claves y firmas digitales. Los algoritmos postcuánticos (como ML-KEM y ML-DSA, estandarizados por el NIST en 2024) están diseñados para resistir la computación cuántica. La mayoría de los sistemas combinan algoritmos simétricos y asimétricos.

¿Cuál es el algoritmo de cifrado más común?

AES (Estándar de Cifrado Avanzado) es el algoritmo de cifrado simétrico más utilizado, valorado por su velocidad y alta seguridad, y empleado en ámbitos que van desde el cifrado de discos hasta TLS. RSA es el algoritmo asimétrico más utilizado, fundamental para el intercambio seguro de claves y las firmas digitales. La mayoría de los sistemas seguros utilizan ambos conjuntamente: RSA o un algoritmo similar para el intercambio de claves y AES para cifrar los datos.

¿Qué hace que un algoritmo de cifrado sea seguro?

La seguridad depende de varios factores: un algoritmo bien diseñado y validado públicamente; una clave suficientemente larga; claves generadas a partir de una fuente aleatoria robusta; y una implementación correcta con una gestión de claves sólida. Cualquier debilidad en estos aspectos puede comprometer el cifrado, incluso si el algoritmo en sí es robusto. Por ello, se prefieren algoritmos estandarizados como AES y se descontinúan algoritmos débiles o antiguos como DES.

¿Son los algoritmos de cifrado inmunes a las computadoras cuánticas?

Depende del tipo. Los algoritmos asimétricos como RSA y ECC son vulnerables a las computadoras cuánticas mediante el algoritmo de Shor, razón por la cual el NIST estandarizó sus reemplazos post-cuánticos (ML-KEM, ML-DSA, SLH-DSA) en 2024. Los algoritmos simétricos como AES-256 siguen siendo seguros, ya que el ataque cuántico correspondiente solo reduce a la mitad la fuerza efectiva de la clave. Actualmente, las organizaciones están migrando los algoritmos vulnerables a la computación cuántica a los nuevos estándares post-cuánticos.

Seleccione y gestione los algoritmos adecuados.

Un cifrado robusto depende de la elección de algoritmos fiables, con claves del tamaño adecuado, y de la eliminación gradual de los algoritmos débiles a medida que evolucionan los estándares, incluyendo la transición a la computación postcuántica. Descubra los servicios de asesoramiento en cifrado de Encryption Consulting para evaluar y fortalecer los algoritmos que protegen sus datos.