Microcredencial en Criptografía avanzada

Esta microcredencial pretende reforzar la formación existente en España en Criptografía. Desde el punto de vista académico y científico, incrementará la formación que poseen en este tema los alumnos de carreras científicas, técnicas o de ingeniería, dado que en las mismas los contenidos relacionados con la criptografía no son lo extensos y profundos que cabría esperar.

Por su parte, en los últimos años, el mundo empresarial está demandando con mayor frecuencia especialistas en criptografía que sean capaces de entender los algoritmos y protocolos que permiten lograr la confidencialidad, integridad y autenticación de la información, ya sea almacenada ya transmitida. Este conocimiento permitirá a las empresas seguir las las recomendaciones de seguridad que llevan a cabo organismos como ENISA o el Parlamento Europeo, por ejemplo.

El perfil de los alumnos beneficiario de esta formación es: Matemáticos, Físicos e ingenieros, Fuerzas Armadas, Fuerzas y Cuerpos de Seguridad del Estado y Organismos y Empresas dedicadas a la seguridad.

Es recomendable haber realizado con antelación la microcredencial del CSIC sobre Fundamentos de la Criptografía, el Curso de Especialidades Criptológica del Centro Criptológico Nacional o algún otro de similares características.

Palabras clave: Criptografía simétrica, Criptografía asimétrica, Criptografía postcuántica, Seguridad de la Información, Teoría de números, Criptoanálisis

Competencias académicas

• Conocer las ventajas y requisitos necesarios para aplicar con rigor los métodos que la criptología pone a nuestro servicio.
• Poseer el conocimiento necesario para usar, innovar, aplicar e investigar en las tecnologías de cifrado actuales y futuras. 
• Comprender y criticar los principales criptosistemas, protocolos, esquemas y aplicaciones de la criptografía, ya sea precuántica, ya postcuántica. 
• Ser capaz de seleccionar los parámetros más adecuados, según los requerimientos y usos, de los diferentes algoritmos criptográficos.
• Conocer los fundamentos de los ataques algebraicos a las implementaciones de los algoritmos criptográficos y ser capaz de realizar algún ataque sencillo.
• Comprender los distintos métodos de ataque a dispositivos físicos por canal lateral, por inducción de fallos y con herramientas de la Inteligencia artificial, así como implementar determinadas contramedidas frente a estos ataques.
• Conocer herramientas comerciales y de libre disposición para llevar a cabo ataques a dispositivos físicos. 

Competencias profesionales

• Gestionar y organizar la seguridad de una empresa u organismo, aportando valor diferencial, tanto desde el punto de vista operativo, como táctico y estratégico.
• Aplicar eficientemente los procesos de análisis y gestión de riesgos en seguridad. 
• Planificar y ejecutar sistemas de protección específica para las infraestructuras de la empresa u organismo. 
• Elaborar, dirigir, coordinar y gestionar proyectos de seguridad. 

I. NÚMEROS (PSEUDO)ALEATORIOS Y CRIPTOGRAFÍA SIMÉTRICA

I.1 Generación y postprocesado de números aleatorios

• TRNG y postprocesado.
• PRNG no criptográficamente seguros: LCG y Mersenne-Twister.
• Generadores basados en LFSR.
• Gestión de claves: generación, almacenamiento, uso y destrucción.

I.2 Comparativa de cifradores en flujo y test estadísticos

• Cifradores de flujo: A5, RC4, Sosemanuk, Trivium, ChaCha20, GEA-1 y GEA-2. 
• Comparativa de velocidad y seguridad.
• Series de test estadísticos: BSI, Dieharder, etc.
• Nociones de seguridad: OW-CPA.
• Normas AIS, FIPS, SP800, etc.

I.3 Modos de los cifradores en bloque y criptografía ligera

• Otros cifradores en bloque: Twofish y Serpent. 
• Modos de AES: ECB, CBC, CFB, OFB, CTR, GCM, XTS. Propiedades, características y usos.
• Nociones de seguridad: IND-CPA y cifrado determinista.
• Cifrado autenticado.
• Criptografía ligera: ASCON.    

I.4 Seguridad de las funciones hash y sus derivadas

• Funciones SHA3 (Keccak) y SHAKE.
• Funciones con salida variable: SHAKE, ASCON, etc.
• Funciones KDF, HKDF.
• Ataques a las funciones hash (colisión, extensión, diccionario).
• Tablas arco iris y Salt.
• Códigos de autenticación de mensajes: HMAC, GMAC, KHMAC y CBC-MAC. Uso, ejemplos y ataques.
• Nociones de seguridad: OW-CCA e IND-CCA.

II. CRIPTOGRAFÍA ASIMÉTRICA

II.1 Algoritmos y ataques al RSA

• Elección de parámetros.
• Algoritmos de factorización, (pseudo)primalidad, etc.
• Ataques: libro de texto (no OW-CPA), Bleichenbacher, ROCA. RSA OAEP.
• RSA KEM (IND-CPA pero no IND-CCA).

II.2 Seguridad y curvas en ECC

• Sistemas basados en el DLP: ElGamal.
• Tipos de curvas: Edward, Montgomery, SEC, NIST, Bernstein, Brainpool, etc. 
• Curvas relevantes: P256, Ed25519, x25519, etc.

II.3 Infraestructura de clave pública: firmas y certificados

• Autoridades de certificación y certificados digitales. 
• Sellos de tiempo.
• Estructura de PKI.
• Firmas de Schnorr y Fiat-Shamir.

III. CRIPTOGRAFÍA POSTCUÁNTICA

III.1 Problemas matemáticos para la Criptografía postcuántica

• Conceptos de seguridad.
• Multiplicación de polinomios y NTT.
• Mecanismos de encapsulado de claves (KEM).
• Problemas sobre retículos: SVP, CVP, etc.
• Otros problemas: LWE, MLWE, RLWE, etc.

III.2 Mecanismos de encapsulado de claves postcuánticos

• Transformada de Fujisaki-Okamoto. Seguridad.
• KEM basados en retículos: ML-KEM y FrodoKEM.
• KEM basados en códigos correctores de errores: Classic McEliece, HQC y BIKE.

III.3 Firmas digitales postcuánticas

• Conceptos de seguridad.
• Firmas basadas en retículos: ML-DSA, FN-DSA.
• Firmas basadas en hashes: SLH-DSA y XMSS.

IV. CRIPTOANÁLISIS Y PROTOCOLOS

IV.1 Ataques algebraicos contra la PQCs

• Reducción de algoritmos.
• Dual attack.
• Primal attack.
• Sieving.
• Algoritmos LLL, BKZ, etc.
• Estimadores.

IV.2 Herramientas y ataques por canal lateral e inducción de fallos

• Ataques DPA, DEMA, etc.
• Contramedidas.
• Ataques de Bellcore y Lenstra.
• Ataques a TRNG.
• Ataques a PQC.
• Herramientas: MatLab, Chipwhisperer, etc.

IV.3 Protocolos

• Identificación e inicio de sesión 
• Cifrado homomórfico
• Pruebas de conocimiento nulo
• Intercambio de clave autenticado
• Secreto compartido y criptografía umbral

La evaluación del curso consta de las siguientes actividades: 

• Una prueba individual que determinará la nota final y que se realizará una vez finalizado el curso. 
• El alumno que lo desee, podrá entregar un trabajo individual con el fin de incrementar hasta en 1 punto la nota final obtenida en la prueba individual. 

Los alumnos que no superen la calificación ponderada de 5 puntos sobre 10 en la evaluación, podrán repetir la prueba final en una convocatoria extraordinaria.

Puede contactar con el equipo docente de la microcredencial haciendo clic aquí.