Parte: 2 — Criptografía aplicada · Fuente: Real-World Cryptography (Wong) y NIST PQC (FIPS 203/204/205) ⏱️ Duración estimada: 100 min · Nivel: Avanzado
Comprender la amenaza que la computación cuántica plantea a la criptografía actual y qué se está haciendo al respecto. El alumno entenderá por qué el algoritmo de Shor rompería RSA, DH y ECC, por qué Grover solo debilita (no rompe) la cripto simétrica, cuáles son las familias post-cuánticas (basadas en retículos, hash, códigos), y los estándares ya publicados por NIST (ML-KEM/Kyber, ML-DSA/Dilithium, SLH-DSA/SPHINCS+). También conocerá el concepto "harvest now, decrypt later".
Al finalizar, el alumno podrá:
| # | Tema | Por qué importa |
|---|---|---|
| 1 | Computación cuántica básica | Contexto de la amenaza |
| 2 | Algoritmo de Shor | Rompe RSA/DH/ECC |
| 3 | Algoritmo de Grover | Debilita simétrica (mitad de bits) |
| 4 | Familias PQC (retículos, hash, códigos) | Alternativas resistentes |
| 5 | Estándares NIST (ML-KEM, ML-DSA, SLH-DSA) | Qué usar |
| 6 | Migración híbrida | Transición segura |
| 7 | Harvest now, decrypt later | Urgencia real |
# OpenSSL 3.5+ incorpora ML-KEM/ML-DSA; alternativamente Open Quantum Safe
openssl list -kem-algorithms 2>/dev/null | grep -i mlkem || echo "usa liboqs/oqsprovider"
pip install liboqs-python 2>/dev/null || echo "opcional: bindings de liboqs"
Laboratorio local. Uso experimental de primitivas PQC.
Explora los algoritmos PQC disponibles. Con OpenSSL 3.5+ (o el proveedor OQS), lista los KEM y firmas post-cuánticas soportadas.
Encapsulado de clave con ML-KEM (si está disponible): genera un par, encapsula un secreto compartido y decapsúlalo; verifica que ambas partes obtienen el mismo secreto, análogo a un ECDH pero resistente a cuántica.
Firma con ML-DSA: firma un documento y verifícalo; compara el tamaño de la firma y de las claves con Ed25519 (las PQC son notablemente mayores).
Handshake híbrido (concepto y demo). Deriva la clave de sesión combinando el secreto de X25519 con el de ML-KEM mediante HKDF; explica por qué el canal es seguro salvo que ambos se rompan.
Analiza el impacto operativo: tamaños de clave/firma mayores, coste en ancho de banda y CPU, y compatibilidad. Discute qué datos priorizar por su vida útil.
Implementa (o simula con las librerías disponibles) un intercambio de claves híbrido que derive la clave de sesión de X25519 y de un KEM post-cuántico mediante HKDF, y cifre un mensaje con AES-GCM. Criterio de aceptación: ambas partes descifran el mensaje, y documentas por qué el esquema sigue siendo seguro aunque una de las dos familias (clásica o PQC) resultara comprometida.
| Síntoma / mensaje | Causa y cómo arreglar |
|---|---|
| "Aún no hay cuánticas, no me afecta" | Ignora harvest-now-decrypt-later; migra datos de larga vida |
| Sustituir clásico por PQC sin híbrido | PQC es joven; usa esquemas híbridos durante la transición |
| Ignorar el mayor tamaño de claves/firmas | Impacta ancho de banda y almacenamiento; planifícalo |
| Reforzar RSA aumentando bits contra Shor | No sirve; migra a PQC |
| Usar implementaciones PQC no auditadas en producción | Prefiere librerías estandarizadas y revisadas |
❓ ¿Cuándo llegará una computadora cuántica que rompa RSA? Es incierto; podrían faltar muchos años. Pero los datos con vida útil larga ya están en riesgo por harvest-now-decrypt-later.
❓ ¿Debo dejar de usar AES? No; con AES-256 conservas ~128 bits frente a Grover. La urgencia está en la cripto asimétrica.
❓ ¿Qué uso ya mismo? Empieza por handshakes híbridos (X25519 + ML-KEM) donde tu stack lo soporte y planifica la firma con ML-DSA/SLH-DSA.
Clase 061 — Introducción al criptoanálisis