cifrado

¿Qué es un algoritmo criptográfico?

Un algoritmo criptográfico es un método matemático que se utiliza para transformar o verificar datos, permitiendo que las partes autorizadas los lean y que otros puedan comprobar su integridad y origen mediante pruebas criptográficas.

En la práctica, los algoritmos criptográficos cumplen tres funciones esenciales de seguridad: confidencialidad mediante cifrado, integridad mediante hash y autenticación y no repudio mediante criptografía de clave pública y firmas digitales. La criptografía moderna no se basa en el secreto del propio algoritmo, sino en algoritmos públicos revisados por la comunidad, cuya seguridad depende de problemas matemáticos complejos y de una gestión correcta de las claves.

¿Cómo funcionan los algoritmos criptográficos?

Los sistemas criptográficos combinan distintas clases de algoritmos, cada una diseñada para un propósito específico. Ningún algoritmo por sí solo garantiza una seguridad completa.

El cifrado simétrico utiliza una única clave secreta compartida para cifrar y descifrar los datos. Por su eficiencia computacional, se emplea habitualmente para proteger grandes volúmenes de información, como almacenamiento cifrado o sesiones de comunicación seguras tras el intercambio de claves.

La criptografía de clave pública utiliza un par de claves matemáticamente relacionadas: una clave pública y una clave privada. La clave pública puede compartirse abiertamente, mientras que la privada debe mantenerse en secreto. Este modelo permite la autenticación de identidad, el intercambio seguro de claves y la firma digital en entornos abiertos y sin confianza, como las cadenas de bloques.

Algoritmos hash en criptografía

Un algoritmo hash transforma datos de entrada de cualquier tamaño en una salida de longitud fija, conocida como hash o resumen. El hash se utiliza para la verificación, no para la confidencialidad.

El hash no es cifrado y está diseñado para que sea computacionalmente inviable revertir el proceso. Las funciones hash criptográficas presentan el efecto avalancha, donde una mínima variación en los datos de entrada genera una salida completamente distinta, permitiendo detectar modificaciones de forma fiable.

Las cadenas de bloques dependen en gran medida del hash. Bitcoin utiliza SHA-256 para construir bloques y lo combina con RIPEMD-160 para generar direcciones. Ethereum emplea Keccak-256 para el hash de transacciones, validación de bloques y ejecución de contratos inteligentes. Los hashes protegen las cabeceras de bloque, los identificadores de transacciones y los árboles de Merkle, permitiendo una verificación eficiente sin exponer los datos subyacentes.

Firmas digitales y algoritmos criptográficos

Las firmas digitales aportan una prueba criptográfica de que un mensaje o transacción ha sido creado por el titular de una clave privada concreta y que los datos no han sido modificados desde su firma.

El proceso de firma combina hash y criptografía de clave pública. Primero, los datos se someten a hash para obtener un resumen de longitud fija. Después, este resumen se firma con la clave privada. La verificación utiliza la clave pública correspondiente para confirmar que la firma es válida para ese resumen.

Bitcoin y Ethereum utilizan el algoritmo de firma digital de curva elíptica para autenticar transacciones. En la capa de consenso, los validadores de Ethereum emplean firmas BLS, que permiten agregar varias firmas en una sola prueba, reduciendo la cantidad de datos en la cadena.

Algoritmos criptográficos en sistemas blockchain

Los algoritmos criptográficos son la base de casi todas las operaciones en blockchain, como la generación de direcciones, la validación de transacciones, la verificación de bloques y los controles de consistencia entre cadenas.

Las direcciones se generan a partir de claves públicas obtenidas mediante criptografía de clave pública. La validez de las transacciones depende de las firmas digitales, que demuestran el control de la clave privada correspondiente y que los nodos verifican antes de aceptar transacciones en los bloques.

Las billeteras generan claves privadas con aleatoriedad de alta entropía y, a menudo, codifican las copias de seguridad como frases mnemotécnicas. Los algoritmos de hash protegen los registros de contratos inteligentes, referencias de bloques y estructuras de verificación en los nodos distribuidos.

Cada blockchain adopta distintos estándares criptográficos. Ethereum utiliza Keccak-256 para hash y firmas ECDSA, mientras que Solana emplea firmas Ed25519 optimizadas para una verificación rápida.

Algoritmos criptográficos en Gate

En Gate, los algoritmos criptográficos refuerzan la seguridad de la plataforma en los niveles de comunicación, autenticación e interacción con la blockchain.

Las solicitudes API pueden emplear claves API combinadas con firmas basadas en HMAC para verificar la integridad y autenticidad de la petición. Transport Layer Security cifra los datos intercambiados entre los dispositivos de los usuarios y los servidores de Gate, protegiendo credenciales e instrucciones de trading durante la transmisión.

Para retiros en blockchain, los mecanismos de firma criptográfica autorizan transacciones según las reglas de cada red. Los nodos de la red verifican estas firmas antes de confirmar las transacciones en la cadena. Controles adicionales, como la autenticación multifactor y los sistemas de gestión de riesgos, reducen la probabilidad de actividad no autorizada en las cuentas.

Cómo elegir algoritmos criptográficos

La elección de algoritmos criptográficos depende del objetivo de seguridad, el entorno del sistema y las limitaciones de rendimiento.

1. Definir el objetivo: la confidencialidad requiere cifrado simétrico; la autenticación y el no repudio, criptografía de clave pública y firmas digitales; la verificación de integridad, hash.

2. Ajustar los algoritmos al contexto: el cifrado simétrico es adecuado para grandes volúmenes de datos, los sistemas de clave pública para redes abiertas y los hashes para verificación.

3. Utilizar estándares consolidados: priorizar algoritmos con bibliotecas maduras y amplia adopción, como ECDSA o Ed25519.

4. Seguir recomendaciones auditadas: cumplir con estándares públicos revisados, como los publicados por NIST, incluidas las actualizaciones de estandarización post-cuántica anunciadas en 2023.

5. Implementación segura: utilizar bibliotecas consolidadas, realizar auditorías y evitar desarrollos criptográficos personalizados.

Riesgos y limitaciones de los algoritmos criptográficos

La seguridad criptográfica depende de una correcta implementación, una gestión de claves adecuada y la elección apropiada de algoritmos.

Una aleatoriedad insuficiente al generar claves puede dar lugar a claves predecibles. Algoritmos obsoletos como MD5 y SHA-1 ya no cumplen los requisitos de seguridad actuales. Los errores de implementación pueden exponer los sistemas a ataques de canal lateral o fallos en la verificación de firmas.

La computación cuántica supone un riesgo a largo plazo para sistemas basados en RSA y curvas elípticas. Este riesgo ha impulsado la investigación en criptografía post-cuántica, diseñada para resistir ataques cuánticos.

Pruebas de conocimiento cero y algoritmos criptográficos

Las pruebas de conocimiento cero permiten que una parte demuestre la veracidad de una afirmación sin revelar los datos subyacentes.

Estos sistemas emplean primitivas criptográficas avanzadas, como compromisos hash, operaciones sobre curvas elípticas y compromisos polinómicos. Permiten realizar verificaciones que preservan la privacidad en aplicaciones como transacciones confidenciales y comprobaciones de identidad en la cadena.

Tendencias futuras en algoritmos criptográficos

Entre los avances clave destacan la criptografía post-cuántica, la agregación de firmas y las arquitecturas de firma distribuida.

En 2023, NIST anunció la primera selección de estándares de criptografía post-cuántica, incluyendo Kyber y Dilithium. Se prevé que la industria continúe con las pruebas y la adopción progresiva hasta 2025 y en adelante.

Las billeteras multifirma y la computación multipartita distribuyen la autoridad de firma entre varias claves, reduciendo el riesgo de un único punto de fallo. Los esquemas de agregación de firmas como BLS mejoran la escalabilidad al reducir la carga de verificación en la cadena.

Resumen: puntos clave de los algoritmos criptográficos

Los algoritmos criptográficos son la base de la seguridad en blockchain y Web3. El cifrado simétrico garantiza la confidencialidad, la criptografía de clave pública y las firmas digitales permiten la autenticación y la prueba de control, y el hash asegura la integridad de los datos. Una seguridad eficaz exige seleccionar el algoritmo adecuado, emplear aleatoriedad de calidad y una implementación segura.

En plataformas como Gate, la criptografía protege la comunicación, las operaciones de cuentas y las interacciones con la cadena de bloques. Los avances en criptografía post-cuántica y firma distribuida refuerzan la resiliencia a largo plazo.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un algoritmo criptográfico? ¿Por qué lo necesita la blockchain?

Un algoritmo criptográfico es un método matemático utilizado para proteger datos y verificar la autenticidad. Las cadenas de bloques dependen de algoritmos criptográficos para validar transacciones, gestionar identidades y mantener la integridad sin recurrir a confianza centralizada.

¿Son las firmas digitales lo mismo que el cifrado?

No. Las firmas digitales autentican los datos y prueban su integridad, pero no cifran el contenido. El cifrado protege la confidencialidad, mientras que las firmas prueban el origen y el control.

¿Qué ocurre si un algoritmo criptográfico deja de ser seguro?

Si un algoritmo se considera inseguro, los sistemas migran a alternativas más robustas. Este proceso ha sucedido antes, como la transición desde SHA-1, y sigue siendo parte esencial del mantenimiento de la seguridad en blockchain.

¿La criptografía elimina todo el riesgo de seguridad?

No. La criptografía reduce el riesgo, pero no lo elimina. Una mala gestión de claves, una aleatoriedad débil o errores en la implementación pueden debilitar incluso algoritmos sólidos.

¿Por qué se siguen usando contraseñas junto con la criptografía?

Las contraseñas controlan el acceso a la cuenta, mientras que los mecanismos criptográficos aseguran la verificación y la validez de las transacciones. Ambas capas cumplen funciones distintas y son necesarias para una seguridad integral.