Cada año, el 21 de octubre, el mundo celebra Día Mundial del Cifrado. Este año, con el aumento de los ciberataques, recordamos que proteger los datos sensibles nunca ha sido tan vital.
Debemos seguir adaptándonos a las ciberamenazas con las tecnologías más avanzadas, como la criptografía poscuántica y la computación confidencial.
Los investigadores también están logrando avances con el cifrado totalmente homomórfico, que promete seguridad y privacidad de extremo a extremo.
Los ciberataques aumentan, y los ciberdelincuentes son cada vez más sofisticados. Pero también lo son los investigadores de seguridad, que se esfuerzan constantemente por adelantarse al hacker más sofisticado, para mantenerle a usted, sus datos y su empresa a salvo.
Las empresas se ven cada vez más presionadas por las normativas de protección de datos y por el riesgo de multas si los datos no están debidamente protegidos, por lo que los investigadores están desarrollando formas innovadoras de mejorar la privacidad de los datos.
Octubre es el Mes de la Concienciación sobre la Ciberseguridad en Europa y Estados Unidos, un mes para recordarnos la necesidad de estar atentos a las ciberamenazas en constante evolución y de prepararnos para ellas. Con los últimos avances en inteligencia artificial (IA) y criptografía, los investigadores de seguridad están ampliando los límites de la ciberdefensa.
Están en primera línea de la lucha contra la ciberdelincuencia, junto con los primeros responsables de la respuesta a incidentes, y deben seguir adaptándose a las amenazas que se trasladan cada vez más del mundo digital al físico.
Las grandes tecnológicas actuales, entre ellas IBM, aprovechan el poder de la IA para proteger a empresas, organizaciones y particulares frente a los ciberdelincuentes, incluidos aquellos que podrían querer utilizar los futuros ordenadores cuánticos para descifrar el cifrado moderno. Ahí es donde entra la criptografía poscuántica.
El auge de la computación cuántica
Aunque incluso los antiguos griegos, romanos y egipcios utilizaban el cifrado por sustitución de símbolos, la tecnología informática moderna ha llevado la criptografía a alturas completamente nuevas. Los datos se cifran de forma rutinaria cuando se consideran sensibles. El problema es que, a medida que la criptografía sigue madurando, también lo hace un tipo de computación emergente pero increíblemente prometedor: la computación cuántica.
Planteada por primera vez a principios de la década de 1980 como una posible aplicación práctica de la mecánica cuántica, la computación cuántica es hoy una realidad. Se basa en las extrañas y maravillosas propiedades de la naturaleza, cuando los átomos y las partículas subatómicas pueden entrelazarse y encontrarse en múltiples estados simultáneamente.
Estas propiedades permiten a los ordenadores cuánticos realizar muchos más cálculos de los que jamás podría realizar un ordenador tradicional. A medida que se vuelven más potentes, pronto deberían poder descifrar el cifrado moderno.
¿Qué hace el Foro Económico Mundial en materia de ciberseguridad?
El Centro de Ciberseguridad ofrece una plataforma de confianza en la que los líderes se reúnen para comprender los riesgos cibernéticos en evolución y sus implicaciones sistémicas. Se centra en generar comprensión y confianza en un mundo digital cada vez más interconectado.
Al posibilitar la colaboración intersectorial y el intercambio de conocimientos, el Centro ayuda a sus socios a reforzar la ciberresiliencia y a abordar retos que requieren respuestas colectivas.
Por ello, los criptógrafos han trabajado recientemente en el desarrollo de un tipo de cifrado basado en la propiedad matemática de los retículos, que mantendría los datos a salvo de un futuro ordenador cuántico.
En julio, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de Estados Unidos anunció cuatro esquemas preparados para allanar el camino hacia nuevos estándares de criptografía poscuántica que el mundo puede adoptar.
Paso a la criptografía poscuántica
Los equipos de investigación de Seguridad y Computación Cuántica de IBM contribuyeron al desarrollo de estos esquemas. Pero el camino para blindar la seguridad de sus datos frente a la computación cuántica no termina aquí; es solo el principio. Las empresas deberían plantearse ya hoy migrar sus sistemas a la criptografía poscuántica.
Esa es también la opinión de la Agencia de Seguridad Nacional de Estados Unidos, que ha anunciado recientemente que sus redes con datos clasificados pasarán a estándares poscuánticos en 2025. Y no importa que los ordenadores cuánticos todavía no sean lo bastante potentes para romper el cifrado moderno. Lo serán antes de lo que cree.
En el Congreso Mundial de Móviles de este año, la GSM Association (GSMA), organismo que representa los intereses de los operadores de redes móviles, anunció la creación del Grupo de Trabajo sobre Redes de Telecomunicaciones Poscuánticas de la GSMA, con IBM y Vodafone como miembros iniciales. El grupo de trabajo pretende ayudar a definir políticas, normativas y procesos empresariales de los operadores para proteger mejor las telecomunicaciones frente a los futuros ordenadores cuánticos.
Ya existen soluciones con cifrado poscuántico, como los sistemas z16 y LinuxONE Emperor 4 de IBM, lanzados recientemente, que protegen frente a ataques de software y ataques físicos. Y no nos detenemos ahí.
Los estándares recientemente elegidos solo cubren el cifrado y la autenticación, pero todos los indicios apuntan a que en el futuro próximo necesitaremos una criptografía mucho más avanzada. Con usuarios y empresas cada vez más sensibles a la protección de los datos privados, tecnologías de vanguardia como los libros de contabilidad distribuidos y las pruebas de conocimiento cero se están llevando al mundo real.
Los protocolos más eficientes que sustentan la privacidad de estas construcciones no son actualmente poscuánticos, y estamos en proceso de desarrollar otros que sean eficientes y sigan siendo seguros en el futuro cuántico.
El ámbito seguro de la computación confidencial
Pasar a estándares poscuánticos llevará al mundo al menos unos años. Y esto no bastará para hacer segura hoy su información sensible, especialmente en la nube. Aquí entra la computación confidencial.
Esta tecnología pretende garantizar que sus datos en una infraestructura de nube alquilada permanezcan cifrados no solo en el almacenamiento o en tránsito, sino también cuando están en uso activo, por ejemplo, durante el entrenamiento de modelos de aprendizaje automático, la indexación de datos o su manipulación de otra forma.
La computación confidencial aísla los datos dentro de una unidad central de procesamiento (CPU) protegida, garantizando la confidencialidad de una carga de trabajo gracias a mecanismos de hardware que protegen máquinas virtuales (VM) completas, a menudo denominadas máquinas virtuales «seguras», y contenedores.
Estos sistemas seguros de informática virtual disponen de su propia CPU, memoria, almacenamiento e interfaz de red, lo que da a los clientes acceso a sus propios «ordenadores» en la nube, en lugar de hacerlo a través de hardware físico dedicado.
Una máquina virtual segura es similar a una habitación de hotel muy protegida. Solo el cliente puede usar su llave para entrar en la habitación, mientras que el personal del hotel no puede. Del mismo modo, una máquina virtual segura protege la carga de trabajo del usuario del personal y del software del proveedor de la nube, así como de otros clientes (potencialmente malintencionados) que puedan estar ejecutándose en la misma infraestructura.
Los últimos años han registrado enormes avances en la computación confidencial, con muchos gigantes tecnológicos apostando por ella, entre ellos Intel, Google, ARM, Microsoft y otros. IBM Z, muy utilizado en el sector financiero, es una plataforma segura, fiable y escalable para la computación confidencial.
Mientras que la computación confidencial protege un programa frente a ataques externos, impidiendo que un adversario acceda directamente a la información que contiene, también hemos desarrollado recientemente la «protección de seguridad de memoria» para defender los sistemas frente a amenazas internas.
Actualmente, esta tecnología, todavía en fase de investigación, protege un programa frente a ataques internos. Su objetivo es impedir que un adversario explote vulnerabilidades de seguridad de memoria dentro de un programa para robar información, como ocurrió en el ataque HeartBleed, o para tomar el control de un programa, como sucedió en los ataques de programación orientada a retorno.
El cifrado totalmente homomórfico es el santo grial
Mientras que la computación confidencial se basa en hardware dedicado y en la solidez de la pila de software que se ejecuta en el enclave seguro para proteger sus datos, los investigadores también persiguen lo que se conoce como cifrado totalmente homomórfico (FHE).
Los esquemas de cifrado tradicionales protegen los datos en reposo y en tránsito, pero exigen descifrarlos antes de que se realice cualquier cálculo. Sin embargo, con el FHE se puede lograr una seguridad y privacidad de los datos completas de extremo a extremo, sin que los datos lleguen a descifrarse nunca.
De este modo, la tecnología proporciona seguridad criptográfica a nivel de datos, independientemente de la infraestructura o del entorno subyacente en el que se realice el procesamiento. Esto significa que, con el cifrado totalmente homomórfico, se pueden externalizar de forma segura cálculos a la nube o a un tercero, e incluso hacer que varias partes compartan datos y obtengan información de ellos, todo ello preservando la privacidad.
Los investigadores llevan trabajando con este concepto matemático desde la década de 1970. Un gran avance llegó en 2009, cuando Craig Gentry, entonces empleado de IBM, publicó su trabajo fundamental: Un esquema de cifrado totalmente homomórfico. Su artículo proporcionó la base matemática para la aparición de tecnologías que permiten ejecutar cargas de trabajo industriales complejas sobre datos cifrados.
Aunque la promesa del FHE fue transformadora hasta hace poco, la sobrecarga computacional y la complejidad de su uso hacían que no resultara muy práctico para la industria aplicarlo. Pero los investigadores siguen ampliando los límites para desarrollar esquemas de cifrado totalmente homomórfico más eficientes, y nos estamos acercando.
Los investigadores en ciberseguridad siempre un paso por delante
En IBM, ahora ofrecemos un paquete descargable, gratuito para uso no comercial, para experimentar y desarrollar aplicaciones y modelos de aprendizaje automático sobre datos cifrados.
También estamos trabajando en una infraestructura nativa de la nube para que los clientes accedan a diferentes servicios sobre datos cifrados, centrada inicialmente en la prestación de modelos de aprendizaje automático.
Los ciberdelincuentes pueden estar volviéndose más sofisticados, pero los investigadores en ciberseguridad siempre estarán un paso por delante.
