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Un futuro con Telecomunicaciones absolutamente seguras
TENDENCIAS. Un futuro con Telecomunicaciones absolutamente seguras os avances inesperados en criptografía representan un riesgo latente. Cada avance en la creación de un nuevo código ha sido derrotado por algún avance en análisis y rotura del código, con consecuencias desastrosas para los usuarios. ¿Para qué se necesita? Los sistemas actuales de distribución de clave (pública) asimétrica basan su seguridad en la “dificultad”, que no-imposibilidad, de romper un algoritmo matemático. Los métodos disponibles actualmente (Diffie-Hellman, RSA, usados en PKI, SSL, IPSEC) se consideran fuertes pero se pueden debilitar o hacer obsoletos con futuros adelantos: sean soluciones a los algoritmos matemáticos, nuevos ataques de criptoanálisis, o bien aumentos en potencia de cómputo. En las comunicaciones actuales un intruso no es detectable y no deja huella digital, incluso en los enlaces de fibra óptica se pueden realizar filtraciones con equipos de mantenimiento que se compran legalmente por menos de 3.000 euros. Los datos cifrados capturados hoy pueden ser legibles en un futuro gracias a los avances de computación pronosticados. Quien envía una información clasificándola de secreta hoy no tiene garantizado que ese documento permanezca secreto en el futuro, si sufrió filtraciones, el espía puede guardar los datos y continuar sus intentos de descifrado durante los años venideros, antes de que el propietario legal de la información la desclasifique. Las diferentes técnicas de seguridad se rompen continuamente. En 2003 la clave RSA de 576 bits fue descompuesta en factores, es decir descifrada, y ahora se recomienda el uso de claves de 2048 bits. En 1995 el algoritmo SHA-0 fue substituido por SHA-1 por la Agencia de Seguridad Nacional (NSA) de EE.UU. y el Instituto de Estándares y Tecnología (NIST) para ser roto en 2005. Courtois y Pieprzyk muestran en 2002, un ataque al algoritmo AES, que había L Un futuro con Telecomunicaciones absolutamente seguras La “criptografía cuántica” fue destacada por la revista Newsweek y MIT-Review en 2003 como una de las diez innovaciones que cambiarán el mundo. La consultora RAND incluía en 2006, esta tecnología entre sus previsiones para los próximos quince años. Es una apuesta por el potencial de comercialización masiva de una tecnología, ya probada en varias empresas y organismos: unas Telecomunicaciones con seguridad teóricamente absoluta. Carlos J. Martínez Ingeniero de Telecomunicación “La física se comporta de forma cuántica, y esto abre las puertas a tecnologías con capacidades insospechadas desde un punto de vista tradiciona” TENDENCIAS. Un futuro con Telecomunicaciones absolutamente seguras sido recomendado sólo un año antes por el NIST. El coste económico de las escuchas a negocios es enorme. En una conversación con el equipo de la empresa MagiQ, Andy Hammond resalta que en EE.UU. se estiman unas perdidas de $500 mil millones anuales en ventas debido al espionaje económico. ¿Que ofrece la cuántica? Funcionamiento Un punto clave es que “La información es física y cualquier proceso de información es realizado siempre por medios físicos”. Hoy sabemos que la física se comporta de forma cuántica –por oposición a la clásica o macroscópica– y esto abre las puertas a tecnologías con capacidades insospechadas desde un punto de vista tradicional. Un punto radicalmente no-clásico de esta física es que postula la imposibilidad de medir u observar un sistema sin modificarlo. Una “observación” (por ejemplo lumínica en una fibra) implica un cambio físico complejo de lo observado y del observador. Yendo más allá de los lógicos errores de medida el “Principio de Incertidumbre” calcula el error que se introduce en una variable al medir otra complementaria. Una consecuencia útil de este principio es que !se pueden transmitir datos sensibles a través de haces de luz preparados de forma que su intercepción sea detectable! Se consigue así que, en la comunicación de una clave entre emisor y receptor, la simple intervención de un tercero cambie las propiedades de la luz en la fibra y, de esta manera, avise que se está filtrando información. La seguridad es teóricamente absoluta, aunque a nivel de implementación aún hay que hacer frente a varios problemas tecnológicos. Los orígenes de esta tecnología aparecen en la propuesta “Codificación conjugada” de S. Weisner en los años setenta, publicada en Sigact News en 1983. Mientras, C. Bennett y G. Brassard preparaban el primer protocolo de criptografía cuántica, BB84, presentado en Bangalore en diciembre de 1984. El primer prototipo se demostró en 1991 entre dos puntos separados 32 cm. Escuetamente: se envían muy pocos fotones (tecnología WCP) e idealmente un fotón único (SSP) por cada bit de la clave. La transmisión de la señal –del fotón– se realiza en espacio abierto o fibra, llegando a distancias de 160 Km. El receptor perturba el fotón al observarlo, según la física cuántica, de forma que la probabilidad de detectar correctamente el bit depende de ciertos estados (como la polarización) del detector y no sólo de la señal original. Los ataques pasivos son inútiles, ya que si el fotón es recibido por un espía pasivo, el fotón interceptado no es recibido en su destino legal y, por lo tanto, no va a ser incluido en la construcción de la clave. En una intrusión activa el espía no puede reproducir un fotón idéntico, pues es posible que lo haya cambiado (en polarización) al capturarlo, y tiene bastante probabilidad de enviarlo con error (polarización incorrecta). El receptor vigila la “Tasa Cuántica de Errores” (QBER) y vería un extraño aumento de errores en caso de intrusión. Este protocolo, que no es el único, permite una detección de la intrusión a nivel físico (nivel 1 del modelo OSI), aceptándose un error inferior al 10% como prueba de que nadie escucha o de tener secreto absoluto. La tecnología promete reemplazar los mensajeros de claves por una generación de clave segura; detecta siempre a intrusos; soluciona el problema de la distribución de claves; proporciona una seguridad atemporal basada en leyes de la física cuántica. En la TENDENCIAS. Un futuro con Telecomunicaciones absolutamente seguras práctica la situación no es tan ideal, pese a su indudable mejora de seguridad. ¿Que falta? Reflexiones, riesgos Cabe hacer una reflexión sobre la diferencia entre la física teórica, con seguridad total, y los equipos prácticos reales. Estos deben usarse con prudencia frente a escuchas que puedan utilizar las imperfecciones de los equipos actuales para filtrar información. Son varios los desafíos de I+D aún abiertos en el camino a una seguridad total, pero las inversiones –publicas y privadas– crecen exponencialmente y con ellas el número de grupos de investigación, mejoras propuestas y desarrollos. Un ejemplo de problema práctico es la emisión de un solo fotón por bit, que no es un proceso exacto y tiene cierta probabilidad de enviar dos fotones. Las ocasiones con dos fotones pueden ser advertidas y aprovechadas por un espía que captura un fotón sin alterar el otro. Una mejora consiste en enviar, de media, “!menos de un fotón!”, cosa posible en cuántica pero a costa de disminuir la tasa de bits enviados. Con otras correcciones la velocidad final de claves es muy baja. Esto obliga a rehusar una misma clave, varias veces (Few-times Pad) o con algoritmos clásicos (AES), consiguiendo una velocidad de datos buena a expensas de que la seguridad ya no es total. Otro ejemplo es el llamado “hombre en medio”, donde una intercepción simultánea y sincronizada del canal clásico y público hace creer a emisor y receptor que tienen un canal seguro entre ellos, cuando muy al contrario ambos establecieron enlaces seguros pero con el espía directamente. Una mejora clásica es que los interlocutores legales utilicen un secreto pre-compartido para autenticar algunos mensajes en el protocolo cuántico. En 2006 J. Kosloski de la NSA propone la detección, incluso en estos casos, ayudándose en mecanismos clásicos. También se quiere evitar que el secreto de autenticación siga su reducción en cada ataque hasta extinguirse provocando una “negación de servicio”. Este tipo de soluciones híbridas de seguridad, integrando las tecnologías clásicas y la radicalmente nueva, supone un avance y parece justo decir que ofrece “la mejor seguridad disponible”, mientras se continúa trabajando hacia una futura seguridad absoluta. Estado actual, empresas, equipos y pruebas Según el informe de “IEEE Spectrum” la empresa de criptografía cuántica MagiQ, fundada en1999 en NY, está entre las “primeras 10 compañías a seguir durante los próximos 10 años”. Entre sus socios de pruebas tenemos también las empresas de telecomunicaciones Nortel, Verizon, y ATT. En Europa, la empresa IdQuantique, un spin-off de la universidad de Ginebra en 2001, y SmartQuantum, fundada en Francia en 2005, ofrecen sus equipos para enlaces cuánticos seguros punto-a-punto. La promesa del intercambio de claves incondicionalmente seguro ha conducido ya a esta primera serie de productos comerciales y de interesados, que están evaluando esta nueva tecnología. Se cuentan alrededor de 50 enlaces asegurados ya en los EE.UU. una prueba inicial en Singapur, y experimentos de un primer uso bancario en Suiza. Algunos de los innovadores son multinacionales, desde NEC en Japón a HP en Inglaterra, con grupos dedicados a esta investigación. Junto a ellos hay un gran número de grupos científicos, iniciativas y proyectos como QIPC, Quiprocone, InterQuanta, BBN, o Quantiki, involucrados en los avances hacia las redes cuánticas, futuros repetidores, y los próximos pasos en cuántica. La cuántica es una tecnología complementaria a la criptografía actual, proporciona mejoras como la renovación de claves varias veces por segundo, y aumenta la seguridad en un orden de magnitud combinando claves cuánticas y cifrado clásico. “Este tipo de soluciones híbridas de seguridad, integrando las tecnologías clásicas y la radicalmente nueva, supone un avance y parece justo decir que ofrece ‘la mejor seguridad disponible’, mientras se continúa trabajando hacia una futura seguridad absoluta”
30 oct 2015