Cifrado múltiple

El cifrado múltiple consiste en cifrar un mensaje ya cifrado una o más veces, utilizando el mismo algoritmo o uno diferente. También se conoce como cifrado en cascada , apilamiento de cifrados , cifrado múltiple y supercifrado . El supercifrado se refiere al cifrado de nivel superior de un cifrado múltiple.

Algunos criptógrafos, como Matthew Green de la Universidad Johns Hopkins , afirman que el cifrado múltiple aborda un problema que en su mayor parte no existe:

Los cifrados modernos rara vez se rompen... Es mucho más probable que te veas afectado por malware o un error de implementación que sufrir un ataque catastrófico contra el Estándar de Cifrado Avanzado (AES).

Sin embargo, a partir de la cita anterior, se puede argumentar a favor del cifrado múltiple, concretamente, una mala implementación. El uso de dos criptomódulos y procesos de clave diferentes de dos proveedores distintos requiere que los sistemas de ambos proveedores se vean comprometidos para que la seguridad falle por completo.

Si se eligen dos cifrados cualesquiera y la clave utilizada es la misma para ambos, el segundo cifrado podría descifrar el primero, parcial o totalmente. Esto se aplica a los cifrados en los que el proceso de descifrado es idéntico al de cifrado (un cifrado recíproco ) : el segundo cifrado descifraría completamente el primero. Si un atacante lograra recuperar la clave mediante el criptoanálisis de la primera capa de cifrado, podría descifrar todas las capas restantes, suponiendo que se utilice la misma clave para todas ellas.

Para evitar ese riesgo, se pueden utilizar claves que sean estadísticamente independientes para cada capa (por ejemplo, generadores de números aleatorios independientes ).

Lo ideal sería que cada clave tuviera procesos de generación, compartición y gestión separados y diferentes.

Para los procesos de cifrado y descifrado que requieren compartir un vector de inicialización (IV) o un valor aleatorio ( nonce) , estos suelen compartirse abiertamente o hacerse públicos al destinatario (y a todos los demás). Una buena práctica de seguridad consiste en no proporcionar nunca los mismos datos en texto plano y cifrado al usar la misma clave e IV. Por lo tanto, se recomienda (aunque por el momento no hay pruebas concretas) utilizar IV diferentes para cada capa de cifrado.

Con la excepción del cifrado de un solo uso , ningún cifrado ha demostrado teóricamente ser inquebrantable. Además, es posible encontrar ciertas propiedades recurrentes en los textos cifrados generados por el primer cifrado. Dado que estos textos cifrados son los textos planos utilizados por el segundo cifrado, este último puede volverse vulnerable a ataques basados ​​en propiedades conocidas de los textos planos (véanse las referencias a continuación).

Esto ocurre cuando la primera capa es un programa P que siempre añade la misma cadena S de caracteres al principio (o al final) de todos los textos cifrados (conocida comúnmente como número mágico ). Al encontrarse en un archivo, la cadena S permite al sistema operativo saber que debe ejecutar el programa P para descifrarlo. Esta cadena debe eliminarse antes de añadir una segunda capa.

Para prevenir este tipo de ataque, se puede utilizar el método proporcionado por Bruce Schneier : ^{[ 1 ]}

• Genera un relleno aleatorio R del mismo tamaño que el texto plano.
• Encripta R usando el primer cifrado y la primera clave.
• Aplica la operación XOR al texto plano con el código fuente y, a continuación, cifra el resultado utilizando el segundo cifrado y una clave diferente (!).
• Concatena ambos textos cifrados para construir el texto cifrado final.

Un criptoanalista debe descifrar ambos códigos para obtener información. Sin embargo, esto tiene el inconveniente de que el texto cifrado resulta ser el doble de largo que el texto original.

Cabe señalar, sin embargo, que un cifrado inicial débil puede simplemente hacer que un segundo cifrado vulnerable a un ataque de texto plano elegido también sea vulnerable a un ataque de texto plano conocido . No obstante, un cifrado de bloques no debe ser vulnerable a un ataque de texto plano elegido para considerarse seguro. Por lo tanto, el segundo cifrado descrito anteriormente tampoco es seguro según esa definición. En consecuencia, ambos cifrados aún deben ser vulnerados. El ataque ilustra por qué se hacen suposiciones estrictas sobre la seguridad de los cifrados de bloques y por qué nunca se deben utilizar cifrados que estén incluso parcialmente vulnerados.

La regla de dos es un principio de seguridad de datos del programa Soluciones Comerciales para Programas Clasificados (CSfC) de la NSA . ^{[ 2 ]} Especifica dos capas de criptografía completamente independientes para proteger los datos. Por ejemplo, los datos podrían protegerse mediante cifrado por hardware en su nivel más bajo y cifrado por software en la capa de aplicación . Esto podría implicar el uso de dos criptomódulos de software validados por FIPS de diferentes proveedores para cifrar y descifrar los datos.

La importancia de la diversidad de proveedores y/o modelos entre las capas de componentes radica en eliminar la posibilidad de que los fabricantes o modelos compartan una vulnerabilidad. De esta manera, si un componente se ve comprometido, aún existe una capa completa de cifrado que protege la información en reposo o en tránsito. El programa CSfC ofrece soluciones para lograr la diversidad de dos maneras. «La primera consiste en implementar cada capa utilizando componentes producidos por diferentes fabricantes. La segunda consiste en utilizar componentes del mismo fabricante, siempre que este haya proporcionado a la NSA pruebas suficientes de que las implementaciones de ambos componentes son independientes entre sí». ^{[ 3 ]}

Este principio se aplica en el teléfono móvil seguro de la NSA, denominado Fishbowl. ^{[ 4 ]} Estos teléfonos utilizan dos capas de protocolos de cifrado, IPsec y el Protocolo de Transporte Seguro en Tiempo Real (SRTP), para proteger las comunicaciones de voz. El Samsung Galaxy S9 Tactical Edition también es un componente CSfC aprobado.