Curso de Criptografía y Criptoanálisis

Lección 1 • Taxonomía de Primitivas Criptográficas

Clasifica los cifrados, las funciones hash y los protocolos de intercambio de claves como bloques de construcción. Los estudiantes pueden asignar cualquier esquema criptográfico a su categoría primitiva.

Lección 2 • Objetivos y Propiedades de Seguridad

Define la confidencialidad, integridad, autenticación y no repudio como objetivos criptográficos. Ancla todo el contenido técnico posterior a estas propiedades de seguridad.

Lección 3 • Preliminares Matemáticos

Cubre la aritmética modular, los números primos y la teoría de números básica esencial para la criptografía moderna. Proporciona el conjunto de herramientas algebraicas utilizado a lo largo del curso.

Lección 4 • Entropía y Aleatoriedad

Explica la entropía de la teoría de la información y su papel en la generación de claves y la fortaleza del cifrado. Conecta la calidad de la aleatoriedad con las garantías de seguridad prácticas.

Lección 1 • Ataques de Texto Claro Conocido y "Cunas"

Explota el conocimiento parcial del texto claro para recuperar claves en cifrados clásicos y modernos tempranos. Demuestra cómo se utilizaron las "cunas" contra el tráfico cifrado por Enigma.

Lección 2 • Técnicas de Análisis de Frecuencia

Utiliza distribuciones de frecuencia de letras para atacar cifrados de sustitución monoalfabética. Construye una intuición analítica fundamental para todos los métodos criptoanalíticos posteriores.

Lección 3 • Criptoanálisis de Cifrados de Transposición

Identifica y rompe cifrados de transposición columnar y rail-fence utilizando la técnica de anagramación. Contrasta el análisis de transposición con las técnicas de cifrado de sustitución.

Lección 4 • Ataques Estadísticos y Basados en Entropía

Utiliza pruebas de chi-cuadrado y medidas de entropía para distinguir el texto cifrado del texto claro. Proporciona herramientas cuantitativas para evaluar estadísticamente la fortaleza del cifrado.

Lección 1 • Modos de Operación del Cifrado por Bloques

Cubre ECB, CBC, CTR, GCM y otros modos, destacando las implicaciones de seguridad de cada uno. Los estudiantes seleccionan los modos apropiados para los requisitos de seguridad dados.

Lección 2 • Principios de Diseño del Cifrado por Bloques

Examina las redes de sustitución-permutación, las estructuras de Feistel y la confusión-difusión. Establece la lógica de diseño detrás de los cifrados de bloque modernos.

Lección 3 • AES y Cifrados en Bloque Modernos

Detalla los aspectos internos de AES, incluyendo SubBytes, ShiftRows, MixColumns y AddRoundKey. Compara AES con otros cifrados de bloque estandarizados.

Lección 4 • Gestión de Claves Simétricas

Aborda la generación, distribución, almacenamiento y rotación de claves para sistemas simétricos. Conecta la gestión del ciclo de vida de las claves con los resultados de seguridad operativa.

Lección 1 • Propiedades de Seguridad de la Función Hash

Define formalmente la resistencia a preimagen, resistencia a segunda preimagen y resistencia a colisiones. Establece la línea base de seguridad para evaluar cualquier función hash.

Lección 2 • SHA-3 y Construcción de Esponja

Cubre la construcción de esponja Keccak, las compensaciones de tasa-capacidad y las variantes SHA-3. Contrasta las ventajas del diseño de esponja sobre Merkle-Damgard.

Lección 3 • Aplicaciones Hash en Protocolos

Aplica funciones hash al almacenamiento de contraseñas, esquemas de compromiso y árboles de Merkle. Demuestra cómo las propiedades hash se traducen en garantías de seguridad a nivel de protocolo.

Lección 4 • Construcción Merkle-Damgård

Explica el modelo de función de compresión iterada que subyace en MD5, SHA-1 y SHA-2. Identifica los ataques de extensión de longitud como una debilidad estructural de este diseño.

Lección 1 • Intercambio de Claves Diffie-Hellman

Explica los protocolos Diffie-Hellman clásico y de curva elíptica y sus suposiciones de seguridad. Identifica las vulnerabilidades de intermediario y las variantes autenticadas.

Lección 2 • Criptosistema RSA

Deriva la generación de claves, el cifrado y el descifrado RSA a partir de fundamentos de teoría de números. Analiza las debilidades del RSA de libro de texto y las mitigaciones de esquemas de relleno.

Lección 3 • Esquemas de Firma Digital

Cubre la generación y verificación de firmas RSA-PSS, DSA y ECDSA. Analiza las vulnerabilidades por reutilización de nonce y los problemas de maleabilidad de firmas.

Lección 4 • Criptografía de Curva Elíptica

Introduce los grupos de curvas elípticas, la adición de puntos y el problema del logaritmo discreto en curvas. Compara la eficiencia y seguridad de ECC con RSA en niveles equivalentes.

Lección 1 • Ataques de Canal Lateral

Cubre ataques de temporización, análisis de potencia y emanación electromagnética en implementaciones criptográficas. Enseña contramedidas incluyendo enmascaramiento, ofuscación y código de tiempo constante.

Lección 2 • Criptoanálisis Diferencial

Aplica la propagación de diferencias de entrada a través de las rondas del cifrado para recuperar bits de la subclave. Analiza la uniformidad diferencial de la S-box como la defensa de diseño principal.

Lección 3 • Clasificación Formal de Modelos de Ataque

Define los modelos de ataque de solo texto cifrado, texto claro conocido, texto claro elegido y texto cifrado elegido. Establece el marco de adversario utilizado en todo el análisis criptoanalítico moderno.

Lección 4 • Criptoanálisis Lineal

Utiliza aproximaciones lineales de las S-boxes para construir diferenciadores estadísticos para la recuperación de claves. Conecta la magnitud del sesgo lineal con los requisitos de complejidad de datos del ataque.

Lección 1 • Vulnerabilidades Comunes de Protocolos

Cataloga ataques de repetición, degradación, oráculo y clave desconocida compartida con ejemplos concretos. Proporciona patrones de diseño que previenen sistemáticamente cada clase de vulnerabilidad.

Lección 2 • Diseño de Protocolos de Autenticación

Cubre autenticación desafío-respuesta, autenticación mutua y esquemas de identificación de conocimiento cero. Analiza ataques de reflexión e intercalado en protocolos de autenticación defectuosos.

Lección 3 • Métodos Formales de Verificación

Aplica la lógica BAN, ProVerif y Tamarin para verificar mecánicamente las propiedades de seguridad del protocolo. Demuestra cómo las herramientas formales detectan fallos sutiles que el análisis manual pasa por alto.

Lección 4 • Protocolos de Establecimiento de Claves

Analiza los protocolos de establecimiento de claves estación a estación, el handshake de TLS y Signal Protocol. Evalúa cada protocolo frente a la seguridad hacia adelante y la suplantación por compromiso de clave.

Lección 1 • Esquemas Basados en Hash y Códigos

Examina las firmas basadas en hash sin estado SPHINCS+ y el cifrado basado en códigos Classic McEliece. Evalúa los supuestos de seguridad conservadores que subyacen en cada esquema.

Lección 2 • Panorama de Amenazas de la Computación Cuántica

Explica los algoritmos de Shor y Grover y su impacto en RSA, ECC y los cifrados simétricos. Cuantifica la reducción de seguridad que cada algoritmo impone a los estándares actuales.

Lección 3 • Criptografía Basada en Retículos

Cubre Aprendizaje con Errores, Anillo-LWE y los esquemas CRYSTALS-Kyber y CRYSTALS-Dilithium. Analiza los supuestos de dureza y la selección de parámetros para primitivas de retículos.

Lección 4 • Estrategia de Migración Post-Cuántica

Guía los despliegues híbridos clásico-cuánticos, la agilidad algorítmica y los cronogramas de estandarización. Los estudiantes pueden elaborar una hoja de ruta de migración para una infraestructura criptográfica existente.