Curso de Criptografía Aplicada

Lección 1 • Preliminares Matemáticos para la Criptografía

Cubre la aritmética modular, los números primos y la probabilidad básica necesaria para comprender las demostraciones criptográficas. Proporciona la fluidez matemática mínima requerida para todos los capítulos siguientes.

Lección 2 • Panorámica de Primitivas Criptográficas

Examina funciones hash, cifrados simétricos y esquemas asimétricos como bloques de construcción. Establece el vocabulario y las relaciones entre las primitivas utilizadas a lo largo del curso.

Lección 3 • Historia y Evolución de la Criptografía

Traza la criptografía desde los cifrados clásicos hasta los algoritmos modernos, estableciendo el contexto para los estándares actuales. Fundamenta el contenido técnico posterior en la motivación histórica y el análisis de fallos.

Lección 1 • Prácticas de Gestión de Claves Simétricas

Aborda la generación, el almacenamiento, la rotación y la destrucción de claves para sistemas simétricos. Establece la disciplina del ciclo de vida que previene fallos criptográficos en entornos de producción.

Lección 2 • AES: Arquitectura y Análisis de Seguridad

Detalla las operaciones de sustitución de bytes, desplazamiento de filas, mezcla de columnas y el esquema de clave de AES. Analiza los ataques conocidos y explica por qué AES sigue siendo el estándar simétrico dominante.

Lección 3 • Modos de Operación y sus Ventajas e Inconvenientes

Compara los modos ECB, CBC, CTR, GCM y otros en cuanto a sus propiedades de confidencialidad e integridad. Orienta a los estudiantes en la elección del modo correcto para escenarios de despliegue específicos.

Lección 4 • Principios de Diseño de Cifrados de Bloque

Examina las redes de sustitución-permutación, las estructuras de Feistel y las propiedades de confusión y difusión. Conecta las opciones de diseño con la resistencia al criptoanálisis diferencial y lineal.

Lección 1 • Códigos de Autenticación de Mensajes

Cubre la construcción HMAC, CMAC y Poly1305 como primitivas de integridad más autenticidad. Distingue los MAC de las firmas digitales y explica cuándo es apropiado cada uno.

Lección 2 • Árboles de Merkle y Estructuras de Integridad

Explica la construcción del árbol de Merkle, la generación de pruebas y la verificación para la integridad de grandes conjuntos de datos. Conecta esta estructura con blockchain, la transparencia de certificados y los sistemas de actualización de software.

Lección 3 • Hashing de Contraseñas y Derivación de Claves

Examina bcrypt, scrypt, Argon2 y PBKDF2 como esquemas de almacenamiento de contraseñas con dureza de memoria y cómputo. Conecta el ajuste de parámetros con la resistencia al descifrado basado en GPU y ASIC.

Lección 4 • Familia SHA y Estándares Modernos de Hash

Analiza la retirada de SHA-1, la construcción Merkle-Damgard de SHA-2 y el diseño de esponja de SHA-3. Prepara a los estudiantes para seleccionar algoritmos hash apropiados según requisitos de cumplimiento y seguridad.

Lección 1 • Firmas Digitales: Esquemas y Estándares

Examina RSA-PSS, DSA, ECDSA y EdDSA para el no repudio y la autenticidad del mensaje. Compara las suposiciones de seguridad, el rendimiento y las trampas de implementación entre los esquemas.

Lección 2 • RSA: Matemáticas, Diseño y Ataques

Deriva RSA del teorema de Euler, cubre la generación de claves, las operaciones de cifrado y descifrado. Analiza los ataques de factorización, ataques de exponente pequeño y requisitos de relleno.

Lección 3 • Fundamentos de la Criptografía de Curva Elíptica

Introduce la ley de grupo de la curva elíptica, la dureza del logaritmo discreto y los parámetros de curvas estándar. Demuestra la ventaja de eficiencia de ECC sobre RSA en niveles de seguridad equivalentes.

Lección 4 • Conceptos de Infraestructura de Clave Pública

Explica la estructura de los certificados, las cadenas de confianza, las autoridades certificadoras y los mecanismos de revocación. Prepara a los estudiantes para la asignación de servicio de PKI que se aborda en el capítulo de protocolos aplicados.

Lección 1 • Cifrado Autenticado en Protocolos

Examina los esquemas AEAD como AES-GCM y ChaCha20-Poly1305 tal como se utilizan en los protocolos modernos. Explica la gestión de nonces, la verificación de etiquetas y los modos de fallo en contextos de protocolo.

Lección 2 • Protocolo SSH y Acceso Remoto Seguro

Explica el intercambio de claves SSH, la autenticación del anfitrión y la multiplexación de canales para la administración remota segura. Cubre la configuración de autenticación basada en clave y los riesgos comunes de mala configuración.

Lección 3 • Ataques Comunes a TLS y Mitigaciones

Cubre los ataques BEAST, POODLE, CRIME, Heartbleed y de degradación con un análisis de la causa raíz. Traduce cada ataque en acciones concretas de fortalecimiento de la configuración.

Lección 4 • Mensajería Segura y Cifrado de Extremo a Extremo

Analiza el protocolo Signal, el algoritmo de Doble Trinquete y el acuerdo de clave X3DH para la mensajería cifrada de extremo a extremo. Conecta el diseño del protocolo con las propiedades de confidencialidad hacia adelante y recuperación tras acceso.

Lección 1 • Ataques de Canal Lateral y de Fallo

Cubre ataques de temporización, análisis de potencia, fugas electromagnéticas e inyección de fallos contra implementaciones de hardware y software. Vincula las contramedidas con la programación en tiempo constante y el blindaje del hardware.

Lección 2 • Patrones de Ataque a Nivel de Protocolo

Examina ataques de repetición, ataques de oráculo, ataques de degradación y ataques entre protocolos contra protocolos criptográficos. Enseña el análisis sistemático de protocolos utilizando métodos formales e informales.

Lección 3 • Criptoanálisis Diferencial y Lineal

Introduce el criptoanálisis diferencial y lineal como las herramientas principales para evaluar la fortaleza del cifrado de bloque. Demuestra cómo estos ataques informan el recuento mínimo de rondas y los requisitos de diseño de las S-box.

Lección 4 • Métodos Clásicos de Criptoanálisis

Aplica el análisis de frecuencia, el índice de coincidencia y el examen de Kasiski a los cifrados clásicos. Construye la intuición analítica que se transfiere a la comprensión de los principios de ataque modernos.

Lección 1 • Cifrado en Reposo: Bases de Datos y Almacenamiento

Examina el cifrado transparente de datos, el cifrado a nivel de columna y los sistemas de archivos cifrados para la protección de datos en reposo. Aborda la integración de la gestión de claves y las ventajas e inconvenientes del rendimiento.

Lección 2 • Revisión de Código Criptográfico y Auditoría

Desarrolla un enfoque sistemático basado en listas de verificación para revisar el código criptográfico en busca de vulnerabilidades. Prepara a los estudiantes para realizar o participar en auditorías de seguridad de implementaciones criptográficas.

Lección 3 • Diseño y Mal Uso de API Criptográficas

Analiza los patrones comunes de mal uso de API criptográficas, incluyendo claves codificadas, valores predeterminados débiles y manejo incorrecto del IV. Establece principios para diseñar API que sean difíciles de usar incorrectamente.

Lección 4 • Prácticas de Codificación Segura para Criptografía

Enseña la comparación en tiempo constante, la eliminación segura de la memoria y la generación segura de números aleatorios en el código. Proporciona orientación específica del lenguaje para evitar vulnerabilidades de implementación.

Lección 1 • Firmas Basadas en Hash y Código

Cubre SPHINCS+, XMSS y Classic McEliece como esquemas alternativos de firma y cifrado pos-cuánticos. Compara el tamaño de la firma, la velocidad de verificación y las ventajas e inconvenientes de mantener estado.

Lección 2 • Agilidad Criptográfica y Planificación de la Migración

Enseña patrones de diseño de agilidad criptográfica y hojas de ruta de migración estructuradas para la transición a algoritmos pos-cuánticos. Aborda las estrategias de inventario, priorización y prueba para migraciones a gran escala.

Lección 3 • Criptografía Basada en Retículos

Introduce Learning With Errors, NTRU y CRYSTALS-Kyber como los principales esquemas basados en retículos. Explica las suposiciones de dureza y la selección de parámetros para el encapsulado de claves resistente a lo cuántico.

Lección 4 • Estandarización Pos-Cuántica del NIST

Revisa el proceso de estandarización pos-cuántica del NIST, los algoritmos seleccionados y los estándares finalizados. Prepara a los estudiantes para referenciar la guía autoritativa al tomar decisiones de selección de algoritmos.