Este diagrama muestra por qué una base de datos cifrada con una clave de datos simétrica puede seguir estando expuesta a amenazas cuánticas a través del mecanismo de clave pública que establece, transporta o protege dicha clave. También pone de manifiesto dependencias que suelen pasarse por alto, en particular la firma en procesos CI/CD y la administración mediante SSH, donde la pérdida principal afecta a la autenticidad y no a la confidencialidad diferida.
Una vez que la arquitectura identifica cada dependencia, el resultado requerido es una decisión de migración fundamentada, en lugar de una afirmación genérica de que un sistema está preparado para la era cuántica. Debemos reconocer qué primitivas se ven amenazadas por el algoritmo de Shor, distinguir entre el establecimiento de claves y las firmas, y vincular cada primitiva expuesta con el activo y el límite de confianza que protege. En agosto de 2024, el NIST estandarizó tres algoritmos fundamentales de criptografía poscuántica (PQC): FIPS 203 ML-KEM para el establecimiento de claves, FIPS 204 ML-DSA para firmas digitales y FIPS 205 SLH-DSA para firmas sin estado basadas en hash.
Las lecciones posteriores desarrollarán cuatro capacidades prácticas:
La agilidad criptográfica es la capacidad de sustituir algoritmos criptográficos, claves y dependencias asociadas sin provocar interrupciones inaceptables ni pérdidas de interoperabilidad. Es una propiedad del sistema en su conjunto —incluyendo la configuración, la gestión de certificados, el soporte del proveedor y la negociación de protocolos— y no una propiedad que aporte un algoritmo por sí solo.
¿Qué puntos de interacción conllevan un riesgo de pérdida futura de confidencialidad debido a los datos almacenados, y cuáles presentan principalmente un riesgo de suplantación de identidad o de compromiso de la integridad tras el “Día Q”? La comparación separa esas decisiones.
Un registro de cliente cifrado en una copia de seguridad de larga duración permanece ilegible hoy en día, incluso si un atacante copió dicha copia de seguridad desde el almacenamiento de objetos hace años. El atacante no necesitó acceso a la base de datos, a la aplicación ni a la clave de cifrado. Si la clave de cifrado de datos de la copia de seguridad se estableció o protegió mediante criptografía RSA o de curva elíptica, un futuro ordenador cuántico con capacidad de criptoanálisis podría recuperar esa clave y exponer los datos almacenados. Por tanto, la pregunta para el defensor no es cuándo se vulnerará un punto final (endpoint), sino si los datos cifrados hoy en día seguirán requiriendo confidencialidad una vez que sea viable el criptoanálisis mediante computación cuántica.
El mismo problema se aplica al tráfico TLS capturado desde una ruta de red. Una sesión protegida mediante el establecimiento convencional de claves públicas puede mantener privado el identificador customer_id=48291 mientras la sesión está activa; sin embargo, una captura almacenada podría descifrarse más adelante si su protección de clave pública sucumbe ante un ataque cuántico. Esta práctica se conoce como “recopilar ahora, descifrar después” (harvest now, decrypt later): la recolección de datos protegidos en el presente para su descifrado cuando se disponga de mayor potencia de cálculo. El riesgo asociado depende del periodo de confidencialidad de los datos, no meramente de la fecha prevista de aparición de un ordenador cuántico.
Q-Day
El Q-Day es el momento en que un ordenador cuántico con capacidad de criptoanálisis (CRQC, por sus siglas en inglés) puede vulnerar en la práctica los supuestos de clave pública de los que aún depende un sistema. Para el propietario de un sistema, el Q-Day constituye un hito de planificación, no una predicción de una fecha concreta en el calendario. El NIST señala que las estimaciones sobre la llegada de los CRQC varían considerablemente, mientras que las transiciones criptográficas suelen requerir años para integrarse en productos, servicios e infraestructuras.
Este curso aborda la amenaza de manera específica y precisa. El algoritmo de Shor amenaza las operaciones de clave pública RSA y de curva elíptica utilizadas para el establecimiento de claves y las firmas digitales. Esto no significa que cada byte cifrado se vuelva igualmente vulnerable. El cifrado simétrico, los hashes, el almacenamiento de claves, la configuración del protocolo, el ciclo de vida de los certificados y la retención de datos siguen determinando si una dependencia de clave pública vulnerable a la computación cuántica expone un activo real.
Dado que las copias de seguridad y la captura de tráfico TLS son solo dos vías de acceso al mismo sistema, la migración comienza identificando todos los puntos donde la criptografía de clave pública establece confianza. En un servicio típico, un navegador accede a un frontend web, este llama a una API y la API lee una base de datos. La arquitectura también incluye almacenamiento de copias de seguridad, acceso administrativo, firma de compilaciones, registros (logs) e integraciones externas. Un inventario criptográfico debe registrar qué protocolo, algoritmo, biblioteca, certificado, propietario de clave y tiempo de vida de los datos corresponden a cada vía.
TLS utiliza habitualmente RSA o ECC para la autenticación y, dependiendo de la configuración del protocolo desplegado, para el establecimiento de claves. Las claves de firma de JWT pueden emplear firmas RSA o de curva elíptica para permitir que una API verifique el origen y la integridad de un token. Los certificados de firma de código determinan si un artefacto de lanzamiento proviene de un editor autorizado. Las claves de host SSH autentican el servidor al que acceden los administradores. Estos controles cumplen objetivos de seguridad diferentes, por lo que su sustitución no consiste simplemente en cambiar un algoritmo por otro de forma uniforme.
La siguiente arquitectura separa los puntos de interacción de clave pública de la protección simétrica, distinción que debe preservarse en el inventario: