Criptosistemas de Clave Secreta.

Generalidades sobre sistemas de clave secreta.

Denominamos criptosistema de clave secreta (de clave privada, de clave única o simétrico) a aquel criptosistema en el que la clave de cifrado, , puede ser calculada a partir de la de descifrado, , y viceversa. En la mayoría de estos sistemas, ambas claves coinciden, y por supuesto han de mantenerse como un secreto entre emisor y receptor: si un atacante descubre la clave utilizada en la comunicación, ha roto el criptosistema. 

Hasta la década de los setenta, la invulnerabilidad de todos los sistemas dependía de este mantenimiento en secreto de la clave de cifrado. Este hecho presentaba una gran desventaja: había que enviar, aparte del criptograma, la clave de cifrado del emisor al receptor, para que éste fuera capaz de descifrar el mensaje. Por tanto, se incurría en los mismos peligros al enviar la clave, por un sistema que había de ser supuestamente seguro, que al enviar el texto plano. De todos los sistemas de clave secreta, el único que se utiliza en la actualidad es DES (Data Encryption Standard, que veremos más adelante); otros algoritmos de clave privada, como el cifrado Caesar o el criptosistema de Vigenère (serán también brevemente comentados más adelante) han sido criptoanalizados con éxito, lo cual da una idea del porqué del desuso en que han caído estos sistemas (con la excepción de DES, que es seguramente el algoritmo de cifra más utilizado en la actualidad). Por si esto no fuera suficiente, el hecho de que exista al menos una clave de cifrado/descifrado entre cada dos usuarios de un sistema haría inviable la existencia de criptosistemas simétricos en las grandes redes de computadores de hoy en día: para un sistema de computación con usuarios, se precisarían claves diferentes, lo cual es obviamente imposible en grandes sistemas. Todos estos motivos han propiciado que el estudio de los cifradores simétricos (excepto DES) quede relegado a un papel histórico. 

Los sistemas de cifrado de clave única se dividen a su vez en dos grandes grupos de criptosistemas: por una parte tenemos los cifradores de flujo, que son aquellos que pueden cifrar un sólo bit de texto claro al mismo tiempo, y por tanto su cifrado se produce bit a bit, y por otro lado tenemos los cifradores de bloque, que cifran un bloque de bits (habitualmente, cada bloque es de 64 bits) como una única unidad

 Algoritmo DES (Data Encryption Standard).

Se trata de un sistema de cifrado simétrico por bloques de 64 bits, de los que 8 bits (un byte) se utilizan como control de paridad (para la verificación de la integridad de la clave). Cada uno de los bits de la clave de paridad (1 cada 8 bits) se utiliza para controlar uno de los bytes de la clave por paridad impar, es decir, que cada uno de los bits de paridad se ajusta para que tenga un número impar de "1" dentro del byte al que pertenece. Por lo tanto, la clave tiene una longitud "útil" de 56 bits, es decir, realmente sólo se utilizan 56 bits en el algoritmo.

El algoritmo se encarga de realizar combinaciones, sustituciones y permutaciones entre el texto a cifrar y la clave, asegurándose al mismo tiempo de que las operaciones puedan realizarse en ambas direcciones (para el descifrado). La combinación entre sustituciones y permutaciones se llama cifrado del producto.

La clave es codificada en 64 bits y se compone de 16 bloques de 4 bits, generalmente anotadas dek1 a k16. Dado que "solamente" 56 bits sirven para el cifrado, ¡puede haber hasta 256 (o 7.2*1016) claves diferentes!