Chisme 93 del Lince: tipos de cifrado para cifrar y romper mensajes

El mensaje de Justicia Ciega llegó con las letras revueltas: KROD GRQGH QRV YHPRV. El Lince lo mira un buen rato y no entiende nada.

—Es un cifrado —dice la Gata Montesa, sin levantar la vista del portátil—. No es magia. Es una receta, y todas las recetas se pueden deshacer.

—¿Y cómo sé cuál es la receta?

—Probando. Y mirando qué letras aparecen más.

Tipos de cifrado: descubre cómo se cifra y cómo se rompe un mensaje

En este chisme aprendemos tipos de cifrado con seis ejemplos que puedes usar, romper y comparar. Cifrar es transformar un mensaje para que solo lo entienda quien tiene la clave. Puedes probarlos en el simulador de cifrado y hacking ético.

Por qué este chisme

Cifrar protege la confidencialidad: que nadie que no debe lea el mensaje. Pero hay otras dos propiedades que importan igual. La integridad asegura que nadie ha cambiado el mensaje por el camino, y la autenticidad que lo envía quien dice. El chisme 33 trabaja la firma HMAC, que resuelve las dos últimas. Aquí nos centramos en la primera.

Cómo funciona

Seis ideas distintas sirven de ejemplo:

• César: cada letra se desplaza k posiciones en el abecedario. Con k = 3, la A se convierte en D. Es el cifrado más antiguo del catálogo y se rompe probando las 25 claves posibles. Más información en Wikipedia.
• Vigenère: es un César con una palabra clave: cada letra se desplaza según la letra de la clave que le corresponde. Con la clave LINCE, la primera letra se desplaza L, la segunda I y así. Más información en Wikipedia.
• Transposición: no cambia las letras, solo su orden. Se escribe por filas en una cuadrícula y se lee por columnas.
• Cuadrado de Polibio: una tabla de 5 × 5 con el abecedario. Cada letra se cambia por su fila y su columna: la K es 25.
• Riel (zigzag): las letras se escriben en zigzag entre varias líneas y luego se leen de línea en línea.
• XOR: combina cada byte del mensaje con un byte de la clave usando el operador XOR. Aplicarlo dos veces con la misma clave devuelve el original.

Todos los ejemplos tienen algo en común: la clave es secreta, pero el método es público. Es el principio de Kerckhoffs, y es la razón por la que un cifrado puede ser seguro aunque todo el mundo conozca cómo funciona.

Qué necesitamos

Solo un navegador. Ningún cifrado de este chisme necesita instalar nada ni enviar datos a ningún servidor.

Construcción

El simulador tiene una pestaña por cada cifrado. En cada una, escribes un mensaje, eliges la clave y pulsas Cifrar. Después pones el resultado como mensaje, pulsas Descifrar con la misma clave y vuelves al original. Los cifrados que se pueden romper tienen el botón Probar todas las claves.

Cómo probarlo

1. Cifra tu nombre con César y todas las claves del 1 al 25. ¿Cuál queda más parecido a una palabra?
2. Cifra el mismo mensaje con Vigenère, con la clave LINCE y con AB. ¿Qué cambia?
3. Pega en la sección de frecuencias un texto cifrado con César y mira qué letra aparece más. ¿Qué letra del español crees que es?

Qué estamos midiendo realmente

Un cifrado no es seguro por su complicación, sino por su clave: el César tiene solo 25 claves útiles y se prueba en un segundo. Un cifrado moderno como AES-256 tiene 2²⁵⁶ claves posibles, y ningún ordenador conocido puede probarlas todas.

Cambiar letras por números no protege nada si el patrón se ve. Y cualquier sustitución fija conserva las frecuencias de las letras, por eso el análisis estadístico rompe el César. Vigenère reparte esas frecuencias entre varias claves, pero con un mensaje lo bastante largo también se rompe.

Estos cifrados son de juguete: sirven para aprender, no para proteger datos reales.

Para el aula

• ¿Qué clave se necesitaría para romper un cifrado de 8 letras con Vigenère? Calcula cuántas combinaciones posibles hay.
• Cifra un mensaje con transposición de 3, 4 y 5 columnas. ¿Cuál se parece más al original?
• Diseña un cifrado propio y pide a un compañero que lo rompa sin decirle cómo funciona.

Hacking ético en la red local

El hacking ético consiste en buscar fallos de seguridad en sistemas propios, o con permiso, para arreglarlos. La regla de oro es: solo en lo tuyo. Una red wifi con WEP es vulnerable desde hace años, por eso hoy se usa WPA2 o WPA3. Un mensaje sin cifrar viaja en claro, por eso las webs usan HTTPS. Interceptar o probar contraseñas en redes ajenas es delito, aunque la intención sea «solo mirar».

Retos

• Reto 1: averigua con qué desplazamiento se cifró HOLA para dar KROD.
• Reto 2: cifra PARIS con Vigenère y la clave CLAVE.
• Reto 3: cifra ABCDEF por transposición con 3 columnas.
• Reto 4: ¿qué cifras corresponden a la K en el cuadrado de Polibio?
• Reto 5: cifra ABCDEFG con 2 rieles en zigzag.

Qué hemos aprendido

Un cifrado es una receta pública con una clave secreta. Sustituir letras, cambiar su orden o combinar bits son ideas distintas, y todas tienen puntos débiles que la estadística y la fuerza bruta aprovechan. El Lince ya sabe descifrar el mensaje de Justicia Ciega. Lo que necesita ahora es una clave más larga.