Qué es el cifrado AES y cómo Funciona

Qué es el cifrado AES  

Como hemos señalado, la seguridad de la información que compartimos es una preocupación con la que todos vivimos ahora mismo. Y es por eso por lo que proteger nuestros datos sensibles se ha convertido en una prioridad para todos nosotros. Una de las tecnologías más conocidas y usadas para proteger nuestra información es la conocida como cifrado AES, o Estándar de Cifrado Avanzado en Español. 

Este AES se conoce como un algoritmo de cifrado simétrico en bloque, muy conocido a nivel internacional y que se utiliza para todos aquellos datos que queremos mantener confidenciales. No solo es uno de los más seguros, sino que también permite cifrar a una velocidad bastante alta. Es gracias a estos dos puntos que se ha convertido en uno de los más utilizados. 

Nació en Estados Unidos, allá por el año 1997, en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. En ese momento, este instituto vio cómo sus datos pasaron a ser vulnerables, y se vieron en la necesidad de protegerlos con un método más potente que el que usaban en ese momento. Para ello, contactaron con Vincent Rijmen y Joan Daemen, dos desarrolladores que acabaron por diseñar esta nueva tecnología. Eso fue en 1998, y pocos años después se podía denominar la norma de cifrado más usada. 

En realidad, este cifrado funciona como prácticamente todos los métodos de encriptación: convierte el texto en un código que solo aquel que tenga la clave puede descifrar. Pero hay una diferencia radical con respecto a sus principales rivales, y es que no solo cifra una vez el contenido, sino que lo hace varias veces. En cada cifrado, podemos observar una ronda de transposición, otra de sustitución y, por último, una de mezcla. Mas en el caso del cifrado AES, esas rondas se repiten, para asegurar al máximo el cifrado. 

Tipos de cifrado AES  

Podemos distinguir entre tres tipos de cifrado AES, cada uno con un tamaño de clave concreto y un nivel de seguridad diferente.  

• AES-128: en este caso, hablamos de una clave de 128 bits. Esto implica que es el cifrado más rápido, perfecto para operaciones que requieren cierta velocidad. Y, aunque es cierto que es muy seguro, son muchas las empresas u organizaciones que lo dejan de lado por preferir niveles más altos de seguridad. 

• AES-192: damos un salto más en seguridad, puesto que este emplea una clave de 192 bits. Eso hace que sea más difícil de descifrar, ofreciendo una mayor tranquilidad que el anterior. Se considera la elección perfecta para aquellos que buscan una mezcla de seguridad y velocidad. 
• AES-256: es el más seguro de todos, pero es más lento, debido a que es más complejo por usar una clave de 256 bits. No obstante, merece la pena cuando se trata de datos sensibles, puesto que garantiza la máxima seguridad a sus usuarios. 

Realmente, cualquiera de estos tipos es tan eficiente como fiable. El elegir entre uno u otro depende de las necesidades que cada persona o entidad pueda tener. 

Funcionamiento Técnico del AES

El cifrado AES funciona mediante un esquema de cifrado por bloques, donde los datos se dividen en bloques de 128 bits que se cifran individualmente. Utiliza lo que se conoce como un ‘algoritmo de clave simétrica’, lo que significa que la misma clave se utiliza tanto para cifrar como para descifrar los datos. AES realiza varias rondas de transformación sobre estos bloques – 10 rondas para llaves de 128 bits, 12 rondas para llaves de 192 bits y 14 rondas para llaves de 256 bits. Cada ronda incluye varios pasos de sustitución, permutación y mezcla de los datos del bloque, lo que garantiza un alto nivel de seguridad.

AES puede operar en varios modos, incluyendo ECB (Electronic Codebook), CBC (Cipher Block Chaining), y CFB (Cipher Feedback), entre otros. Cada modo tiene sus propias características y casos de uso. Por ejemplo, CBC es más seguro que ECB porque cada bloque de texto cifrado depende del bloque anterior, lo que hace que los patrones de datos sean menos predecibles.

Niveles de Seguridad y Tamaños de Llave en AES

La principal diferencia entre AES-128, AES-192 y AES-256 radica en la longitud de la clave: 128, 192 y 256 bits respectivamente. Mientras mayor es la longitud de la clave, más difícil es realizar un ataque por fuerza bruta, ya que el número de combinaciones posibles aumenta exponencialmente. AES-256 es, por tanto, el más seguro de los tres, aunque también es ligeramente más lento en la práctica debido a las rondas adicionales de cifrado.

En general, AES-256 es recomendado para situaciones donde la seguridad es de suma importancia, como en transacciones gubernamentales o financieras. AES-128, sin embargo, sigue siendo suficientemente seguro para la mayoría de las aplicaciones y es más rápido, lo que lo hace adecuado para uso general. La elección entre ellos dependerá de la necesidad de equilibrar la seguridad con el rendimiento.

Modos de Operación del AES

El cifrado AES (Advanced Encryption Standard) puede utilizarse en varios modos de operación, cada uno con sus propias características, ventajas y desventajas. Estos modos permiten que el cifrado AES se aplique de manera flexible en diferentes escenarios de seguridad, ajustándose a las necesidades específicas de confidencialidad, integridad de datos y autenticación. A continuación, se describen los modos de operación más comunes del AES:

ECB (Electronic Codebook)

• Descripción: ECB es el modo más simple, donde los bloques de texto plano se cifran de manera independiente. Esto significa que bloques idénticos de texto plano resultarán en bloques idénticos de texto cifrado.
• Ventajas: Simplicidad y rapidez en la ejecución.
• Desventajas: No es seguro para mensajes largos o mensajes que puedan tener bloques de datos repetitivos, ya que patrones idénticos en el texto plano producen patrones idénticos en el texto cifrado.

CBC (Cipher Block Chaining)

• Descripción: En el modo CBC, cada bloque de texto plano se combina con el bloque de texto cifrado anterior antes de ser cifrado. Para el primer bloque, se utiliza un vector de inicialización (IV) para la combinación.
• Ventajas: Proporciona seguridad adicional al introducir dependencias entre los bloques de texto cifrado, lo que ayuda a ocultar patrones en el texto plano.
• Desventajas: La necesidad de un IV único y no predecible para cada mensaje; además, el cifrado no puede ser paralelizado.

CFB (Cipher Feedback)

• Descripción: CFB convierte el cifrado de bloque en un cifrado de flujo, permitiendo el cifrado de tamaños de datos menores que el tamaño del bloque del cifrado.
• Ventajas: Flexibilidad en el tamaño de los datos a cifrar, adecuado para cifrar flujos de datos de longitud variable.
• Desventajas: Al igual que CBC, requiere un IV y la operación de cifrado no puede ser paralelizada.

OFB (Output Feedback)

• Descripción: OFB también convierte el cifrado de bloque en un cifrado de flujo, pero a diferencia de CFB, el texto cifrado no influye en el texto cifrado subsiguiente, sino que se utiliza un estado interno que se actualiza con cada operación de cifrado.
• Ventajas: Errores en el texto cifrado no se propagan; adecuado para aplicaciones donde la integridad del mensaje es crítica.
• Desventajas: Al igual que CFB, requiere un IV, y la previsibilidad del estado interno puede ser un riesgo si no se maneja adecuadamente.

GCM (Galois/Counter Mode)

• Descripción: GCM combina el cifrado de contramarcha con una función de autenticación, ofreciendo tanto confidencialidad como integridad de los datos.
• Ventajas: Proporciona seguridad integral al asegurar tanto la confidencialidad como la autenticación del mensaje; es eficiente y puede ser implementado en paralelo.
• Desventajas: La complejidad de implementación y la necesidad de manejar con cuidado el nonce para evitar vulnerabilidades de seguridad.

Cada modo de operación tiene sus propios casos de uso recomendados, dependiendo de los requisitos específicos de seguridad, eficiencia y funcionalidad de la aplicación. Al elegir un modo de operación, es importante considerar tanto el contexto de seguridad como las limitaciones prácticas para asegurar una protección de datos efectiva y eficiente.

Ventajas  

El mero hecho de que este cifrado se haya convertido en el más usado nos indica que trae consigo una gran cantidad de ventajas, que vamos a analizar a continuación. 

1. Lo más importante es lo resistente que es a cualquier tipo de ataque. Ofrece una seguridad muy alta frente a la mayor cantidad de ciberataques, sobre todo cuando se opta por un AES-256. 

2. A esto hay que añadirle que es bastante rápido y eficiente, con lo cual te permite trabajar con fluidez. Incluso el cifrado AES-256, que se considera el más lento de todos, funciona muy bien en este sentido. 

3. El hecho de que haya sido ampliamente adoptado por multitud de empresas, organizaciones e incluso entidades públicas, hace que sea una opción de confianza. Porque son expertos los que han determinado que es una buena alternativa. 

4. Uno de sus puntos fuertes es que es muy flexible, y que te permite usarlo en una gran cantidad de aplicaciones diferentes. 

Por último, no podemos dejar de reseñar como ventaja que sea tan usado, puesto que eso hace que se conozca cómo usarlo de forma adecuada. Al final, es una herramienta mayoritaria sobre la que mucha gente se ha informado y ha estudiado, y eso siempre es un punto positivo. Ante cualquier duda, será fácil resolverlo todo con una consulta a expertos, ¡e incluso una búsqueda en internet! 

Usos y utilidades del cifrado AES  

Si te preguntas exactamente para qué sirve este cifrado AES, te sorprenderá descubrir que para prácticamente todo en el ámbito de seguridad. No solo protege todos los datos que hayan sido almacenados en discos duros, USB o servidores online, sino que también mantiene protegidos tus datos en tu teléfono móvil. Además, permite cifrar incluso la información que tengas en servicios de almacenamiento en la nube. 

Normalmente, las empresas lo usan para esto y para garantizar que todas sus comunicaciones sean seguras. Correos electrónicos, mensajes, búsquedas en internet… Es clave para proteger la privacidad de todo este tipo de comunicaciones. Y, por supuesto, para las transacciones financieras. Sin duda, es una tecnología que ahora mismo se debe considerar esencial en el mundo tecnológico. Por su eficiencia, por la seguridad que garantiza y por lo fácil de aplicar que es, se ha convertido en una herramienta fundamental. 

▶️ Firmas JA3 y JA3S

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