La física detrás de la criptografía: cómo se usan las leyes físicas para proteger la información
Escrito por Ben Reina
Tecnólogo y apasionado por la ciencia
La criptografía es una rama de la informática que se encarga de proteger la información de posibles ataques externos. Esta técnica se utiliza en la mayoría de los sistemas de seguridad de la información, como por ejemplo, en la banca online, en las transacciones financieras, en las comunicaciones militares, entre otros. Pero, ¿cómo funciona la criptografía? En este artículo vamos a explorar la física detrás de esta técnica y cómo se utilizan las leyes físicas para proteger la información.
¿Qué es la criptografía?
La criptografía es el arte de escribir en clave o en código para proteger la información de posibles ataques externos. Desde la antigüedad, los humanos han utilizado técnicas de criptografía para proteger su información más valiosa. Por ejemplo, en la Antigua Grecia, el general griego Esopo utilizó un sistema de criptografía para enviar mensajes secretos a sus aliados. También, durante la Segunda Guerra Mundial, los Aliados utilizaron el famoso código Enigma para proteger sus comunicaciones militares.
¿Cómo funciona la criptografía?
La criptografía utiliza algoritmos matemáticos para cifrar la información y hacerla ilegible para cualquier persona que no tenga la clave de descifrado. Existen dos tipos de algoritmos criptográficos: simétricos y asimétricos.
Los algoritmos simétricos utilizan una clave secreta compartida entre el emisor y el receptor para cifrar y descifrar la información. Este tipo de algoritmo es más rápido y eficiente que los asimétricos, pero presenta un problema de seguridad: si la clave secreta es descubierta, toda la información cifrada se vuelve vulnerable.
Por otro lado, los algoritmos asimétricos utilizan dos claves diferentes, una pública y otra privada, para cifrar y descifrar la información. La clave pública se comparte con cualquier persona que quiera enviar información cifrada al receptor, mientras que la clave privada está en manos exclusivas del receptor. Este tipo de algoritmo es más seguro que los simétricos, pero también es más lento y requiere más recursos computacionales.
La física detrás de la criptografía
La criptografía no se basa únicamente en la matemática, sino también en las leyes físicas.
Dos de las leyes físicas más importantes en la criptografía son la termodinámica y la mecánica cuántica.
Termodinámica
La termodinámica es la rama de la física que estudia la relación entre el calor y otras formas de energía. En la criptografía, la termodinámica se utiliza para crear generadores de números aleatorios. Los números aleatorios son necesarios para generar las claves criptográficas y para crear los vectores de inicialización utilizados en los algoritmos de cifrado.
Los generadores de números aleatorios basados en la termodinámica utilizan la entropía como fuente de aleatoriedad. La entropía es una medida de la incertidumbre en un sistema. Por ejemplo, si se tira una moneda al aire, la entropía del sistema es alta porque no se sabe si la moneda caerá cara o cruz. Los generadores de números aleatorios basados en la termodinámica utilizan fuentes de entropía como ruido térmico, fluctuaciones de voltaje, entre otros.
Mecánica cuántica
La mecánica cuántica es la rama de la física que estudia el comportamiento de las partículas subatómicas. En la criptografía, la mecánica cuántica se utiliza para crear sistemas de clave pública. El sistema de clave pública más famoso basado en la mecánica cuántica es el criptosistema BB84.
El criptosistema BB84 utiliza dos estados cuánticos diferentes, polarización vertical y polarización horizontal, para representar los bits 0 y 1. El emisor envía una serie de fotones polarizados en diferentes direcciones y el receptor utiliza filtros polarizadores para detectar la polarización de los fotones recibidos. Si el filtro del receptor coincide con la polarización del fotón enviado por el emisor, el receptor registra ese bit como un 1, de lo contrario, registra un 0.
Este sistema es imposible de interceptar sin ser detectado, ya que cualquier intento de medir la polarización de un fotón cambiaría su estado cuántico y sería detectado por el receptor.
