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Hablemos de Criptografía

¿De qué hablamos cuando hablamos de cripto? Seguro estás pensando en Bitcoin, pero es algo mucho más antiguo que eso. La palabra cripto no es exclusiva de la criptomoneda. Su etimología tiene sus orígenes en dos palabras griegas: kryptós, que significa «secreto u oculto», y graphein, que significa «escribir».

Uno de los primeros ejemplos que suelo dar en mis charlas de divulgación, y que me gusta mucho por su simpleza, es el siguiente: tomar el alfabeto y trasladarlo un cierto número de unidades a la derecha.

Alfabeto trasladado en 2 unidades

Esto da una especie de escritura en clave, donde cada letra se transforma en otra. Aquí aparecen los primeros conceptos que se utilizan en criptografía. El primero es cifrar, que es escribir usando este nuevo alfabeto. El segundo es descifrar, que es el proceso inverso a cifrar: retroceder en el alfabeto para obtener la palabra original. La cantidad de posiciones que se movió el alfabeto se llama clave. Un comentario lingüístico es que muchos hablan de encriptar y desencriptar, que corresponden a la traducción del inglés de encrypt y decrypt.

Un poco de historia: el cifrado de Julio César

Se cree que el primero en utilizar este método de cifrado hace más de 2000 años fue el emperador Julio César (100-44 a.C.). Un algoritmo de cifrado como este es llamado de sustitución simple y corresponde a una permutación

Enc:AA Enc: A \rightarrow A

del alfabeto A en sí mismo. Hablar de permutación quiere decir lo siguiente:

acadaletradelalfabetoxAleasociamosunauˊnicaletraEnc(x)A.a\,\, cada\,\, letra\,\, del\,\, alfabeto\,\, x\in A\,\, le\,\,asociamos\,\,una\,\,única\,\,letra\,\,Enc(x)\in A.

Para ver un ejemplo concreto, podemos asociar a cada letra del alfabeto un número entre 0 y 26:

Supongamos que la clave secreta será 2, entonces Enc(x)=x+2Enc(x)=x+2 será un número entre 0 y 26. Hay que poner atención, pues si la suma es mayor que 26 (es decir, 27 o más), hay que dar la vuelta como si estuviéramos en un reloj. A esta forma de sumar se llama aritmética modular.

Si Julio César quisiera enviarle al mensaje m=AVECESARm= AVECESAR a su heredero Augusto, numéricamente el texto claro (que es el mensaje que queremos cifrar) quedaría como m=0,22,4,2,4,19,0,18m= 0,22,4,2,4,19,0,18 y al cifrar la sustitución a cada letra, obtendríamos:

Enc(0,22,4,2,4,19,0,18)=2,24,6,4,6,21,2,20Enc(0,22,4,2,4,19,0,18)=2,24,6,4,6,21,2,20

El mensaje cifrado será m~=2,24,6,4,6,21,2,20\widetilde{m}=2,24,6,4,6,21,2,20 , o m~=CXGEGUCT\widetilde{m}=CXG\,\,EGUCT. Para descifrarlo necesita saber en cuántas unidades Julio César trasladó el alfabeto, es decir, su clave secreta. Si asumimos que Julio César le entregó antes esta clave, entonces para descifrar simplemente usará la función: Dec(x)=x2Dec(x)= x-2.

Este es un claro ejemplo de criptografía simétrica o de clave privada. El principal problema de este tipo de algoritmos es que requiere que ambas partes hayan intercambiado antes su clave.

Criptografía en la vida diaria

Con esto, podemos establecer una idea más concreta de qué es la criptografía. La RAE la define como el «arte de escribir con clave secreta», pero actualmente consiste en la ciencia que estudia los métodos de envío de mensajes en forma encubierta, de manera que solo autorizados puedan leer el mensaje.

A través de un algoritmo de cifrado, que consiste en operaciones matemáticas que, usando una clave (que es como una contraseña muy compleja), los protocolos criptográficos transforman el mensaje original en algo incomprensible.

Puede ser que al leer todo lo anterior, creas que no tiene nada que ver contigo. Para convencerte de lo contrario, te pregunto, ¿cuántas horas al día pasas en redes sociales o chateando por whatsapp? ¿Cuántas transacciones bancarias online realizas cada semana? Cuando realizas todas estas acciones, estás dando por sentado que la comunicación es segura, íntegra y confiable. Lo que permite que tengamos esta seguridad es precisamente la criptografía.

He realizado investigación en Teoría de Números por casi 15 años y hace poco más de 6 años la criptografía me cautivó. Una de las razones de este encanto es la cantidad de problemas matemáticos de gran profundidad y belleza que permiten que los protocolos criptográficos sean seguros. Por otro lado, la importancia que tiene en nuestra vida diaria y la forma en que nos comunicamos. Creo que el conocimiento debe ser un bien democrático, accesible para todos quienes quieran acercarse a él. Este blog, junto con mis redes sociales, han sido creados con ese propósito.

          3 respuestas a «Hablemos de Criptografía»

          1. […] del César: Este es uno de los ejemplos más clásicos (y lo vimos en el post anterior!) Julio César enviaba mensajes a sus generales desplazando las letras del alfabeto. Si asignamos […]

          2. Avatar de Luis Dario
            Luis Dario

            Muy buen post, excelente trabajo.

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          Bienvenidos/as!

          Soy Amalia Pizarro Madariaga. Doctora en Matemáticas, académica en la U. de Valparaíso y senior researcher en CoreDevx. Investigo en Teoría de Números y sus aplicaciones a la criptografía, divulgo y escribo en este blog.

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