Criptografía 2011

1 Elaboró: Ing. Aldo Jiménez Arteaga

Historia de la Criptografía

Criptografía Desde hace miles de años, los seres humanos han debido ocultar aquella información que sea considerada privada, para mantenerla a salvo de intrusos que pudieran hacer un mal uso de ella. Así es como nace la criptografía, del griego kryptós (ocultar) y graphé (escritura); se refiere al arte de escribir mensajes en forma enigmática.

Antigüedad Los antiguos egipcios hicieron uso de métodos criptográficos. Los sacerdotes usaban la escritura hierática o jeroglífica para comunicarse entre ellos, ya que era incomprensible para el resto de la gente. Los antiguos babilonios también utilizaron métodos criptográficos en su escritura cuneiforme.

Durante la guerra entre Atenas y Esparta, se encuentra el primer registro formal del uso de la escritura secreta: en el 400 a.C. los espartanos utilizaron la Scítala, que puede considerarse el primer sistema de criptografía por transposición. En el siglo II a.C., el historiador griego Polybios (203 a.C. – 118 a.C.) inventó un cuadro de 5x5 que permitía intercambiar los distintos signos entre sí. En el siglo I a.C. surge el cifrado del César, el cual se considera que fue utilizado por Julio César (101 a.C. – 43 a.C.); hay algunos historiadores que indican que éste nunca lo utilizó directamente.

En el siglo I d.C., Carlomagno (742 – 814) mantenía comunicación con sus ejércitos y aliados sustituyendo las letras de los mensajes por símbolos extraños, de manera que sus textos secretos los escribía en forma cifrada.

Edad Media En este período la criptografía resurge, puesto que es una extensa etapa de la historia europea que va desde la desintegración del imperio romano en el siglo V, pasando por las cruzadas (1095-1270), hasta el siglo XV aproximadamente.

Las técnicas de cifrado, que se utilizaron a lo largo de los casi dos siglos que duraron las cruzadas, consistían en emplear mensajeros con textos grabados en su cuero cabelludo, el envío de dos o más mensajeros por distintos caminos para asegurar que al menos uno de ellos llegara a su destino, alfabetos de extraños símbolos, secuencias interminables de números y mensajes escritos con una especie de tinta invisible.

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En el siglo XIII, el filósofo y naturalista inglés Roger Bacon (1214-1294) expone un sistema de cifrado de información denominado cifra bilitera, el cual consistía en sustituir parejas de símbolos del mensaje por uno o más símbolos convencionales.

Renacimiento En el siglo XV, se escribe la primera y más antigua obra sobre criptografía, Liber Zifrorum escrita por Cicco Simonetta (1410 – 1480), en la que se estudian sistemas basados en la sustitución de letras. En este siglo, trasciende la obra Modus Scribendi in Ziferas, escrita por Leon Battista Alberti (1404 – 1472), a quien se le considera el padre de la criptología. Hacia 1466, Alberti escribe De Compendis Cifris y concibe el sistema polialfabético.

En el siglo XVI, el historiador alemán Johannes Heindenberg publica Poligraphiae, en la que afirma que Carlomagno cifraba sus

comunicaciones, y aporta una serie de métodos basados en un sistema de varios alfabetos y en una sustitución de letras por palabras.

Grabiele di Lavinde, quien fue servidor y secretario oficial de las comunicaciones secretas del Papa Clemente VII (1523-1534), escribe un manual sobre criptografía en el viejo continente: Trattati in cifra.

Girolamo Cardano (1501 – 1576) aportó en 1550 un sistema basado en una carta o tarjeta con agujeros perforados, de tal manera que el mensaje en claro se obtenía al colocarlo sobre un determinado texto preconcebido

Blaise de Vigenère (1523 – 1596) publica en 1586 Traicté des Chiffres, donde recoge diferentes métodos utilizados en la época y en la que describe a detalle el cifrado polialfabético desarrollado por Giovanni Battista.

Era Moderna A fines del siglo XVIII y principios del XIX nace el primer dispositivo mecánico de cifrado conocido como la Rueda de Jefferson, la cual tiene entre sus ideas fundamentales lo realizado por Alberti, y Polybios; es llamada así en honor a su creador Thomas Jefferson (1743 – 1826). Este cifrador de discos fue utilizado por el ejército de EUA hasta finales de los años treinta.

A mediados del siglo XIX, surge el Disco de Wheatstone (1802 – 1875) el cual realiza una sustitución muy parecida a la ideada por Alberti, y cuyo procedimiento de cifrado está basado en el cifrador de Polybios. Wheatstone llamó a su desarrollo cifrador Playfair, en honor a su amigo Lord Playfair.

La criptografía aparece en la literatura de ficción en el cuento The Gold Bug, escrito en 1843 por Edgar Allan Poe (1809 – 1849).

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En 1863 el general prusiano Friedrich Wilhelm Kasiski publica Die Geheimschriften und die Dechiffrierkunst, donde describe criptoanálisis contra sistemas criptográficos polialfabéticos, especialmente el cifrado de Vigenère.

En 1883, el Dr. Auguste Kerckhoffs (enero 1835 – agosto 1903), lingüista y criptógrafo de origen holandés, publica en Le Journal des Sciences Militaires el artículo La Cryptographie Militaire, a través del cual da a conocer una serie de prácticas y reglas que deben cumplir los sistemas de cifrado y su principio de seguridad.

Para el siglo XX la criptografía desempeña un papel importante, ya que el acontecimiento de la Primera y Segunda Guerras Mundiales hace necesaria su utilización en los sistemas de comunicaciones para realizar transmisiones de mensajes secretos.

El método de Vigenère fue llevado hasta su última extensión lógica por el Ingeniero Gilbert Sandford Vernam; da a conocer el algoritmo desarrollado y publicado en julio de 1919 como la función Vernam, donde propone la codificación del texto a cifrar en código Baudot (también conocido como Alfabeto Internacional de Telegrafía Nº 2 - ITA2).

La Primera Guerra Mundial (1914 – 1918) enfrenta a las potencias centrales (Imperio Alemán, Imperio Austro-Húngaro e Imperio Otomano) contra la triple entente (Francia, Imperio Ruso e Imperio Británico). Durante esta guerra las comunicaciones secretas se vuelven trascendentales para cada alianza.

México se ve involucrado en la historia de la criptografía, cuando los criptógrafos Nigel de Grey y William Montgomery (miembros de la Marina Británica en Londres) interceptan un telegrama cifrado que el ministro de relaciones exteriores del imperio alemán, Arthur Zimmermann, había enviado al embajador alemán en la Ciudad de México, Heinrich von Eckardt. Este telegrama contenía el siguiente fragmento: “Nos proponemos comenzar el primero de febrero la guerra submarina, sin restricción […] proponemos a México una alianza sobre las siguientes bases: hacer juntos la guerra, declarar juntos la paz; aportaremos abundante ayuda financiera; y el entendimiento por nuestra parte de que México ha de reconquistar el territorio perdido en Nuevo México, Texas y Arizona […] Queda usted encargado de informar al presidente [de México] de todo lo antedicho, de la forma más secreta posible […]”. El Imperio Británico envió el telegrama fue a Woodrow Wilson, presidente de EUA, y fue uno de los detonantes para que EUA le declarara la guerra al Imperio Alemán.

Al finalizar la Gran Guerra, en la empobrecida República Alemana se desarrolla uno de los dispositivos de cifrado más exitosos del siglo XX: la máquina Enigma. Entre 1920 y 1930 Enigma tiene un desarrollo importante y paralelamente surge la máquina de Hagelin, la cual es construida por el criptólogo sueco Boris Hagelin.

Enigma es un sistema de codificación polialfabético, porque para cada posición de las ruedas dispone de 17 576 alfabetos consecutivos. Para que se dé un resultado hace falta que dos de estos alfabetos, separados entre sí por tres posiciones, compartan una pareja de transposiciones; es

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decir, que los dos alfabetos conviertan por ejemplo la C en J. La probabilidad de cada transposición es 1/25, ya que cada letra puede estar asociada con cualquiera de las otras 25 en alfabetos de 26 letras. Esto permitió que el sistema de cifrado fuese bastante robusto; tanto, que se utilizaba no sólo en las comunicaciones militares secretas alemanas durante la Segunda Guerra Mundial, sino también, como parte fundamental de los documentos clasificados del estado Nacionalsocialista alemán.

Uno de los encargados del criptoanálisis contra Enigma en el Reino Unido fue Alan Turing, quien decidió construir una máquina capaz de interpretar y descubrir la Enigma Naval alemana.

Tras la conclusión de la Segunda Guerra Mundial, la criptografía tiene un desarrollo teórico importante; siendo Claude Elwood Shannon (1916 – 2001) y sus investigaciones sobre teoría de la información, esenciales en dicho desarrollo. Sus en 1949 demostraron cómo se podía analizar la cuantificación de la información (expresada en una magnitud que denominó bit) mediante métodos estrictamente matemáticos, y desde

el estudio del álgebra booleana desarrolló la teoría del código binario.

Un hecho significativo marca la distinción de dos grandes eras en el mundo de la criptografía: los estudios que realizó Claude Shannon en 1948 y que proporcionaron las bases para desarrollar posteriormente el sistema criptográfico DES (Data Encrytion Standard).

Es a mediados de la década de los 70 cuando se registran dos avances de suma importancia en el mundo de la criptografía moderna:

El desarrollo del algoritmo DES (Data Encryption Standard) por parte de IBM, el cual fue publicado por el NBS (National Bureau of Standards) ahora NIST (National Institute of Standards and Technology) en calidad de borrador en marzo de 1975 y en 1977 como un Estándar de Procesamiento de Información Federal.

El segundo se dio en 1976 y se refiere al desarrollo del algoritmo Diffie-Hellman, en el cual se da a conocer un método para distribuir claves de cifrado de manera segura a través de canales inseguros, y sentó las bases de la criptografía asimétrica.