Debido a que el cifrado asimétrico necesita mucha más potencia de cálculo que el cifrado simétrico, no se tiende a utilizar para el tráfico de datos real. En su lugar, el método asegura el proceso de distribución de claves para el cifrado simétrico que se utiliza para el tráfico de carga útil.
Cortafuegos matemático
Dado que la clave pública se utiliza para el cifrado, también contiene determinada información sobre el proceso de descifrado. En principio, la clave privada puede deducirse de la clave pública, pero no en un razonable plazo de tiempo. Las claves públicas utilizan problemas matemáticos difíciles de resolver, como una factorización de números primos o el cálculo de algoritmos discretos.
Deducir la clave privada llevaría una cantidad de tiempo imposible. Una computadora convencional necesitaría unos pocos millones de años (o más) para resolver estos problemas.
Las computadoras cuánticas avanzadas están cambiando las reglas del juego
Al tener en cuenta las computadoras cuánticas avanzadas, la situación cambia por completo. El algoritmo de Shor se publicó en 1994. Describe un método que acelera de manera significativa la factorización de números primos, además de determinar algoritmos discretos. Se trata de un algoritmo cuántico que requiere de una computadora cuántica con suficiente potencia de cálculo.
Debido a que casi todos los métodos criptográficos asimétricos que se utilizan hoy en día se basan en dos problemas matemáticos, las computadoras cuánticas avanzadas les robaría sus fundamentos teóricos. Aunque ya se conocen algoritmos cuánticos que pueden atacar de manera directa los métodos de cifrado simétricos, las claves más largas pueden, en este caso, preservar el nivel de protección. Sin embargo, no es posible asegurar previamente la distribución de claves debido a que los métodos de cifrado asimétrico se vulnerarían.
Expertos de la Oficina Federal de Seguridad de la Información (BSI) de Alemania prevén una probabilidad del 20% de que las primeras computadoras cuánticas serán capaces de vulnerar los métodos actuales de cifrado seguro para 2030. La presión para empezar a cifrar datos con métodos de seguridad cuántica está aumentando. Esto es especialmente crítico para las organizaciones e instituciones gubernamentales que manejan grandes cantidades de información confidencial por largos periodos de tiempo. Necesitarán mucho tiempo para convertir los datos que manejan al cifrado de seguridad cuántica.
PQC y QKD: dos métodos con un solo objetivo
Actualmente tenemos dos prometedores métodos de cifrado de seguridad cuántica. En la criptografía postcuántica (PQC), los investigadores desarrollan algoritmos asimétricos especiales imposibles
de vulnerar dentro de un plazo razonable de tiempo, incluso con una computadora cuántica. Algunos candidatos prometedores están en función de diversos problemas matemáticos, como funciones hash criptográficas o entramados. Otro enfoque de la PQC utiliza códigos de corrección de errores que una computadora cuántica supuestamente no puede vulnerar eficientemente.
Una de las principales ventajas de la PQC es que la infraestructura de red actual puede seguir siendo utilizada. Sin embargo, aún quedan algunos desafíos que superar. Algunos candidatos prometedores de la PQC se vulneraron recientemente. Además, si se la compara con los métodos asimétricos convencionales, la PQC tiene problemas con la eficiencia y la longitud de la clave. Muchos de los esfuerzos de I+D se centran actualmente en estos problemas.
Distribución de claves cuánticas (QKD)
La distribución de claves cuántica adopta un enfoque completamente diferente. Se utilizan determinadas leyes fundamentales de la física cuántica para generar y distribuir de manera segura claves, que pueden utilizarse para la criptografía simétrica. En lugar de bits convenciones, las partes que se comunican intercambian qubits que están en función de los estados cuánticos de fotones individuales.
