Entender el mecanismo de la criptografía de clave pública y su aplicación en la Cadena de bloques práctica

¿Qué es PKC?

La criptografía de clave pública (en adelante PKC) también se conoce como criptografía asimétrica y es una técnica de seguridad que combina dos claves diferentes para proteger la información. En la criptografía simétrica tradicional, se utiliza una sola clave tanto para la encriptación como para la desencriptación, mientras que en PKC se emplea un par de claves divididas en dos roles: clave pública y clave privada. Este innovador mecanismo resuelve fundamentalmente los problemas de seguridad informática modernos y constituye la base del ecosistema de blockchain y criptomonedas.

Ventajas de seguridad que ofrece un par de claves

La característica más destacada de PKC es que se puede compartir libremente la clave pública. El remitente utiliza la clave pública del destinatario para cifrar el mensaje, que solo puede ser descifrado por el destinatario con la clave privada correspondiente. Las dos claves están matemáticamente vinculadas, pero calcular la clave privada a partir de la clave pública es prácticamente imposible desde el punto de vista computacional.

En particular, en el algoritmo RSA, los pares de claves se generan a partir del producto de dos grandes números primos. Esta técnica, desarrollada en 1977 por Rivest, Shamir y Adleman, sigue funcionando como un estándar de la industria en la actualidad. Generalmente, se utilizan longitudes de clave de entre 1,024 y 2,048 bits, lo que aumenta enormemente la dificultad de la ruptura.

Solución a los problemas del cifrado simétrico

Los cifrados simétricos tradicionales tenían una debilidad fatal. Como se utiliza la misma clave para cifrar y descifrar, es necesario transmitir esa clave a la otra parte a través de un canal de comunicación no seguro. Si un tercero lo intercepta, todos los mensajes pueden ser leídos. Aunque existen tecnologías como el intercambio de claves Diffie-Hellman-Merkle, el riesgo de ataque sigue existiendo.

En contraste, en PKC, hacer pública la clave pública no afecta la seguridad en absoluto. Siempre que se mantenga segura la clave privada, se puede intercambiar información de manera segura a través de cualquier canal.

Garantizar la autenticidad de los datos con firmas digitales

Otro uso de PKC es la firma digital. Se firma el hash generado a partir del mensaje con una clave privada, y el receptor lo verifica con la clave pública del remitente. Esto permite confirmar la fuente del mensaje y garantiza que no ha sido alterado. En algunos casos, el hash en sí también puede ser cifrado junto con el mensaje.

Aplicaciones en blockchain y criptomonedas

PKC es el núcleo de la tecnología blockchain, como Bitcoin y Ethereum. Se genera un par de claves pública y privada al crear una billetera. La dirección de la billetera se deriva de la clave pública, y no hay problema en compartirla con otros. Por otro lado, la clave privada se utiliza para firmar transacciones y verificar el movimiento de fondos, por lo que debe mantenerse absolutamente en secreto.

Es interesante notar que Bitcoin y Ethereum adoptan un método específico de PKC llamado algoritmo de firma digital de curva elíptica (ECDSA). Dado que ECDSA solo genera firmas y no realiza cifrado, en realidad la cadena de bloques no depende de la tecnología de cifrado en sí. Una vez que se verifican las transacciones, ese registro se agrega al libro mayor de la cadena de bloques, garantizando que solo las personas que poseen la clave secreta correspondiente puedan mover los fondos.

Desafíos en la implementación de PKC

Mientras que ofrece ventajas en términos de seguridad, el PKC tiene algunas limitaciones. Debido a que implica cálculos matemáticos complejos, la velocidad de procesamiento puede disminuir durante el procesamiento de grandes volúmenes de datos. Además, la gestión de la clave privada es un requisito absoluto. Si la clave privada se filtra, se pierde la seguridad de todos los mensajes cifrados con esa clave pública. Además, si se pierde accidentalmente la clave privada, también puede volverse imposible acceder a los datos cifrados para siempre.

Ejemplos de aplicación en la vida diaria y en los negocios

PKC se utiliza en toda comunicación importante, como correos electrónicos, el protocolo SSL/TLS de sitios web, transacciones bancarias en línea, etc. La Capa de Conexión Segura (SSL) también adopta criptografía asimétrica para lograr conexiones web seguras. Además, su uso se está expandiendo continuamente, incluso considerándose para la construcción de sistemas de votación electrónica más seguros.

Resumen

La criptografía de clave pública es el guardián de los sistemas digitales modernos, desde la seguridad informática hasta la tecnología blockchain. Al aprovechar un par de claves pública y privada, se resuelve el problema fundamental de la criptografía simétrica y se logra un nivel más alto de seguridad. La PKC ha seguido evolucionando durante décadas, y especialmente en el campo de las criptomonedas, se están desarrollando continuamente nuevas aplicaciones.