Cifrado de base de datos

El cifrado de bases de datos se puede definir generalmente como un proceso que utiliza un algoritmo para transformar los datos almacenados en una base de datos en un texto cifrado incomprensible sin ser descifrado previamente. ^{[ 1 ]} Por lo tanto, se puede decir que el propósito del cifrado de bases de datos es proteger los datos almacenados en una base de datos del acceso por parte de individuos con intenciones potencialmente maliciosas. ^{[ 2 ]} El acto de cifrar una base de datos también reduce el incentivo para que los individuos la pirateen, ya que los datos cifrados, al carecer de significado, añaden pasos adicionales para que los piratas informáticos recuperen los datos. ^{[ 3 ]} Existen múltiples técnicas y tecnologías disponibles para el cifrado de bases de datos, las más importantes de las cuales se detallarán en este artículo.

El cifrado transparente de datos (a menudo abreviado como TDE) se utiliza para cifrar una base de datos completa, ^{[ 2 ]} lo que implica el cifrado de " datos en reposo ". ^{[ 4 ]} Los datos en reposo se definen generalmente como datos "inactivos" que no se están editando ni transmitiendo a través de una red. ^{[ 5 ]} Por ejemplo, un archivo de texto almacenado en un ordenador está "en reposo" hasta que se abre y se edita. Los datos en reposo se almacenan en soportes de almacenamiento físico , como cintas o discos duros. ^{[ 6 ]} El hecho de almacenar grandes cantidades de datos confidenciales en soportes de almacenamiento físico genera, naturalmente, preocupaciones sobre la seguridad y el robo. TDE garantiza que los datos en los soportes de almacenamiento físico no puedan ser leídos por personas malintencionadas que puedan tener la intención de robarlos. ^{[ 7 ]} Los datos que no se pueden leer carecen de valor, lo que reduce el incentivo para el robo. Quizás la mayor ventaja de TDE sea su transparencia. Dado que TDE cifra todos los datos, se puede decir que no es necesario modificar las aplicaciones para que TDE funcione correctamente. ^{[ 8 ]} TDE cifra la totalidad de la base de datos, así como las copias de seguridad de la misma. El elemento transparente de TDE tiene que ver con el hecho de que TDE cifra a nivel de página, lo que esencialmente significa que los datos se cifran cuando se almacenan y se descifran cuando se cargan en la memoria del sistema. ^{[ 9 ]} El contenido de la base de datos se cifra utilizando una clave simétrica que a menudo se denomina "clave de cifrado de base de datos". ^{[ 2 ]}

Para explicar el cifrado a nivel de columna, es importante describir la estructura básica de una base de datos. Una base de datos relacional típica se divide en tablas, que a su vez se dividen en columnas , cada una con filas de datos. ^{[ 10 ]} Mientras que TDE generalmente cifra una base de datos completa, el cifrado a nivel de columna permite cifrar columnas individuales dentro de una base de datos. ^{[ 11 ]} Es importante establecer que la granularidad del cifrado a nivel de columna genera fortalezas y debilidades específicas en comparación con el cifrado de una base de datos completa. En primer lugar, la capacidad de cifrar columnas individuales permite que el cifrado a nivel de columna sea significativamente más flexible en comparación con los sistemas de cifrado que cifran una base de datos completa, como TDE. En segundo lugar, es posible utilizar una clave de cifrado completamente única e independiente para cada columna dentro de una base de datos. Esto aumenta efectivamente la dificultad de generar tablas arcoíris, lo que implica que los datos almacenados en cada columna tienen menos probabilidades de perderse o filtrarse. La principal desventaja asociada con el cifrado de bases de datos a nivel de columna es la velocidad, o la pérdida de la misma. El cifrado de columnas separadas con diferentes claves únicas en la misma base de datos puede provocar una disminución del rendimiento de la base de datos y, además, también reduce la velocidad a la que se puede indexar o buscar el contenido de la base de datos. ^{[ 12 ]}

Se están realizando trabajos experimentales para proporcionar operaciones de base de datos (como búsquedas u operaciones aritméticas) en campos cifrados sin necesidad de descifrarlos. ^{[ 13 ]} Se requiere que el cifrado robusto sea aleatorio: debe generarse un resultado diferente cada vez. Esto se conoce como cifrado probabilístico . El cifrado a nivel de campo es más débil que el cifrado aleatorio, pero permite a los usuarios comprobar la igualdad sin descifrar los datos. ^{[ 14 ]}

BitLocker no tiene los mismos problemas de rendimiento asociados con EFS. ^{[ 16 ]}

La sección de Cifrado de Bases de Datos Simétrico y Asimétrico introdujo el concepto de claves públicas y privadas con ejemplos básicos en los que los usuarios intercambian claves. El intercambio de claves se vuelve poco práctico desde un punto de vista logístico cuando muchas personas diferentes necesitan comunicarse entre sí. En el cifrado de bases de datos, el sistema gestiona el almacenamiento y el intercambio de claves. Este proceso se denomina gestión de claves. Si las claves de cifrado no se gestionan y almacenan correctamente, se pueden filtrar datos altamente sensibles. Además, si un sistema de gestión de claves elimina o pierde una clave, la información que se cifró con dicha clave también se considera esencialmente "perdida". La complejidad de la logística de la gestión de claves es otro tema que debe tenerse en cuenta. A medida que aumenta el número de aplicaciones que utiliza una empresa, también aumenta el número de claves que deben almacenarse y gestionarse. Por lo tanto, es necesario establecer una forma de gestionar las claves de todas las aplicaciones a través de un único canal, lo que también se conoce como gestión de claves empresariales. ^{[ 24 ]} Numerosos proveedores de la industria tecnológica ofrecen soluciones de gestión de claves empresariales. Estos sistemas proporcionan esencialmente una solución centralizada de gestión de claves que permite a los administradores gestionar todas las claves de un sistema a través de un único centro. ^{[ 25 ]} Por lo tanto, se puede afirmar que la introducción de soluciones de gestión de claves empresariales tiene el potencial de disminuir los riesgos asociados con la gestión de claves en el contexto del cifrado de bases de datos, así como de reducir los problemas logísticos que surgen cuando muchas personas intentan compartir claves manualmente. ^{[ 24 ]}

El hashing se utiliza en sistemas de bases de datos como método para proteger datos sensibles, como contraseñas; sin embargo, también se utiliza para mejorar la eficiencia de la referencia a la base de datos. ^{[ 26 ]} Los datos de entrada son manipulados por un algoritmo de hashing. El algoritmo de hashing convierte los datos de entrada en una cadena de longitud fija que luego se puede almacenar en una base de datos. Los sistemas de hashing tienen dos características cruciales que se describirán a continuación. En primer lugar, los hashes son "únicos y repetibles". Por ejemplo, pasar la palabra "gato" por el mismo algoritmo de hashing varias veces siempre producirá el mismo hash; sin embargo, es extremadamente difícil encontrar una palabra que devuelva el mismo hash que "gato". ^{[ 27 ]} En segundo lugar, los algoritmos de hashing no son reversibles. Para relacionar esto con el ejemplo anterior, sería casi imposible convertir la salida del algoritmo de hashing de nuevo a la entrada original, que era "gato". ^{[ 28 ]} En el contexto del cifrado de bases de datos, el hashing se utiliza a menudo en sistemas de contraseñas. Cuando un usuario crea su contraseña por primera vez, esta se procesa mediante un algoritmo de hash y se guarda como un hash. Cuando el usuario vuelve a iniciar sesión en el sitio web, la contraseña que introduce se procesa mediante el algoritmo de hash y se compara con el hash almacenado. ^{[ 29 ]} Dado que los hashes son únicos, si ambos coinciden, se considera que el usuario ha introducido la contraseña correcta. Un ejemplo de función hash popular es SHA-256 . ^{[ 30 ]}

En el cifrado a nivel de aplicación, el proceso de cifrado de datos lo realiza la propia aplicación que se ha utilizado para generar o modificar los datos que se van a cifrar. En esencia, esto significa que los datos se cifran antes de escribirse en la base de datos. Este enfoque único de cifrado permite adaptar el proceso a cada usuario en función de la información (como permisos o roles) que la aplicación conoce sobre sus usuarios. ^{[ 35 ]}

Según Eugene Pilyankevich, "el cifrado a nivel de aplicación se está convirtiendo en una buena práctica para sistemas con mayores requisitos de seguridad, con una tendencia general hacia sistemas en la nube sin perímetro y más expuestos". ^{[ 36 ]}

Al hablar de cifrado de bases de datos, es fundamental tener en cuenta los riesgos que conlleva el proceso. El primer conjunto de riesgos está relacionado con la gestión de claves. Si las claves privadas no se gestionan en un sistema aislado, los administradores de sistemas con intenciones maliciosas podrían descifrar datos confidenciales utilizando las claves a las que tienen acceso. El principio fundamental de las claves también plantea un riesgo potencialmente devastador: si se pierden las claves, los datos cifrados se pierden prácticamente por completo, ya que el descifrado sin ellas es casi imposible. ^{[ 38 ]}

El cifrado puede utilizarse para mejorar la seguridad de los datos almacenados en una base de datos, convirtiendo la información a un formato ilegible mediante un algoritmo. Los datos cifrados solo pueden ser accedidos y descifrados con una clave de descifrado, lo que garantiza que, incluso si la base de datos se ve comprometida, la información permanece confidencial.

Al cifrar datos confidenciales como contraseñas, registros financieros e información personal, las organizaciones pueden proteger sus datos contra el acceso no autorizado y las filtraciones. Este proceso reduce el riesgo de robo de datos y garantiza el cumplimiento de las normativas de protección de datos.

La implementación del cifrado en una base de datos implica el uso de tecnologías de cifrado como el Estándar de Cifrado Avanzado (AES) o la Seguridad de la Capa de Transporte (TLS). Las claves de cifrado deben gestionarse de forma segura para evitar el descifrado no autorizado de los datos. ^{[ 39 ]}