Este Trabajo de Fin de Máster analiza el impacto operativo y la estrategia de migración hacia la Criptografía Post-Cuántica (PQC) en las infraestructuras de Clave Pública (PKI) empresariales. Ante la inminente amenaza Y2Q y los ataques de tipo "Harvest Now, Decrypt Later", el proyecto evalúa la viabilidad técnica de integrar los nuevos estándares post-cuánticos del NIST (como Kyber y ML-DSA) en las redes corporativas actuales. A través del diseño y ejecución de un laboratorio empírico basado en contenedores y OpenSSL, se audita el comportamiento del protocolo TLS 1.3 bajo diferentes escenarios: cadenas de certificación clásicas, modelos híbridos y arquitecturas puramente post-cuánticas. Los resultados experimentales demuestran un cambio de paradigma en el rendimiento de los sistemas: el cuello de botella se desplaza de la carga de procesamiento en CPU hacia la transmisión en red y la saturación de memoria RAM. El incremento en el tamaño de los certificados post-cuánticos supera los límites físicos de transmisión (MTU), provocando fragmentación de paquetes y fallos críticos de lectura (Decode Errors) en el software base actual. La investigación concluye demostrando que una estrategia de migración por sustitución directa (rip-and-replace) es inviable a corto plazo. Como solución, se establece que las organizaciones deben adoptar modelos de criptografía híbrida y evolucionar sus sistemas hacia arquitecturas basadas en la cripto-agilidad para garantizar una transición resiliente, segura y escalable.
Este Trabajo de Fin de Máster analiza el impacto operativo y la estrategia de migración hacia la Criptografía Post-Cuántica (PQC) en las infraestructuras de Clave Pública (PKI) empresariales. Ante la inminente amenaza Y2Q y los ataques de tipo "Harvest Now, Decrypt Later", el proyecto evalúa la viabilidad técnica de integrar los nuevos estándares post-cuánticos del NIST (como Kyber y ML-DSA) en las redes corporativas actuales. A través del diseño y ejecución de un laboratorio empírico basado en contenedores y OpenSSL, se audita el comportamiento del protocolo TLS 1.3 bajo diferentes escenarios: cadenas de certificación clásicas, modelos híbridos y arquitecturas puramente post-cuánticas. Los resultados experimentales demuestran un cambio de paradigma en el rendimiento de los sistemas: el cuello de botella se desplaza de la carga de procesamiento en CPU hacia la transmisión en red y la saturación de memoria RAM. El incremento en el tamaño de los certificados post-cuánticos supera los límites físicos de transmisión (MTU), provocando fragmentación de paquetes y fallos críticos de lectura (Decode Errors) en el software base actual. La investigación concluye demostrando que una estrategia de migración por sustitución directa (rip-and-replace) es inviable a corto plazo. Como solución, se establece que las organizaciones deben adoptar modelos de criptografía híbrida y evolucionar sus sistemas hacia arquitecturas basadas en la cripto-agilidad para garantizar una transición resiliente, segura y escalable.
[ES] La seguridad de la infraestructura de tecnologías de la información actual depende de la criptografía asimétrica (RSA, ECC), utilizada ampliamente en protocolos como TLS/SSL y en la gestión de certificados digitales. Sin embargo, el rápido avance de la computación cuántica representa una amenaza inminente para estos sistemas. La vulnerabilidad actual reside en que los ordenadores cuánticos pueden resolver problemas matemáticos complejos (como la factorización de enteros) en tiempo polinómico O((log N)^3), lo cual invalida las garantías de seguridad de RSA. Ante este escenario, organizaciones internacionales como el NIST están en proceso de estandarizar nuevos algoritmos conocidos como Criptografía Post-Cuántica (PQC), recurriendo a nuevos paradigmas matemáticos como la criptografía basada en redes (Lattice-based cryptography), resistentes a ataques clásicos y cuánticos. Este TFG aborda el impacto teórico de esta transición tecnológica y propone un marco de adaptación enfocado en la rama de Tecnologías de la Información. La aportación central del proyecto será el diseño de un plan de migración para entornos corporativos estructurado en auditoría de activos, diseño de protocolos con arquitecturas híbridas y la actualización de las Infraestructuras de Clave Pública (PKI).
La criptografía cuántica emerge como un paradigma disruptivo en la seguridad informática, aprovechando los principios de la mecánica cuántica, como el entrelazamiento, la superposición y la no clonación, para garantizar confidencialidad y autenticación incondicional frente a amenazas clásicas y cuánticas. Este artículo explora los fundamentos matemáticos que sustentan los protocolos cuánticos (e.g., BB84, E91 y QHE), analizando su resistencia teórica frente a ataques basados en el algoritmo de Shor y la computación cuántica. Mediante una metodología dual (revisión sistemática de literatura y modelado teórico), se evalúan las limitaciones prácticas de implementación, como la decoherencia, los ataques por canales laterales y la escalabilidad en redes de distribución cuántica de claves (QKD). Los resultados destacan que, aunque protocolos como la criptografía homomórfica cuántica (QHE) y las redes de repetidores cuánticos prometen seguridad incluso en entornos con dispositivos realistas, su eficiencia depende críticamente de avances en óptica integrada y corrección de errores cuánticos. Asimismo, se discute el papel de la criptografía poscuántica (lattices, códigos basados en hash) como puente transicional ante la inminente obsolescencia de sistemas clásicos como RSA y ECC. La conclusión subraya la urgencia de estandarizar marcos híbridos (cuántico-clásicos) y políticas de migración, respaldados por colaboraciones globales, para asegurar infraestructuras críticas en la era cuántica. Este trabajo sintetiza el estado del arte, identificando brechas tecnológicas y proponiendo direcciones futuras para una adopción práctica y segura.
La llegada de la computación cuántica supone una amenaza existencial para los fundamentos criptográficos de los sistemas blockchain actuales. Este artículo presenta un marco conceptual integral para guiar la transición y coexistencia segura de blockchains clásicas, post-cuánticas y cuánticas. Se propone una estrategia de tres pilares: (1) un modelo evolutivo por fases para la adopción gradual de tecnología, desde la integración inmediata de la criptografía post-cuántica (PQC) hasta arquitecturas cuánticas nativas a largo plazo; (2) un protocolo de interoperabilidad multi-paradigma, con puentes criptográficos adaptativos y estándares de identidad híbrida, para prevenir la fragmentación del ecosistema; y (3) una estrategia de gestión de riesgos y gobernanza para asegurar una migración robusta y ordenada. Este marco proporciona una hoja de ruta estratégica para que desarrolladores y organizaciones atraviesen las complejidades de la era cuántica, garantizando la seguridad y resiliencia a largo plazo de las tecnologías descentralizadas.
La aparición de la computación cuántica plantea una amenaza directa sobre los sistemas criptográficos actualmente desplegados, poniendo en riesgo la confidencialidad y autenticidad de la información. En tal contexto, la criptografía postcuántica surge como una alternativa diseñada para resistir ataques basados en ordenadores cuánticos, empleando como base problemas matemáticos considerados intratables incluso para este escenario. El objetivo de este trabajo es evaluar la viabilidad práctica de los algoritmos criptográficos de tipo postcuántico propuestos por el proceso de estandarización del NIST, comparándolos con algoritmos clásicos muy conocidos. Con tal fin, se ha llevado a cabo un análisis teórico del estado del arte y un estudio experimental basado en microbenchmarks criptográficos y pruebas sobre el protocolo TLS 1.3, usando implementaciones reales y plataformas hardware heterogéneas. La metodología empleada permite estudiar métricas relevantes como tiempos de ejecución, latencias o escalabilidad, tanto en operaciones atómicas como en escenarios de comunicación más amplios. Los resultados muestran que los algoritmos basados en retículos, como ML-KEM y ML-DSA, ofrecen un rendimiento competitivo frente a algoritmos clásicos con nivel de seguridad equivalente, de manera especial en hardware moderno. No obstante se observa un impacto significativo en dispositivos con recursos limitados y en el proceso de handshake TLS. Se concluye que este trabajo demuestra que la criptografía postcuántica es técnicamente viable en numerosos entornos reales, aunque su adopción debe abordarse de forma progresiva y contextualizada, considerando las limitaciones físicas y requisitos de cada sistema.
El avance de la computación cuántica representa una amenaza para los sistemas criptográficos clásicos utilizados en telecomunicaciones, especialmente aquellos basados en RSA y criptografía de curva elíptica, los cuales pueden ser vulnerados mediante algoritmos como el Algoritmo de Shor. La criptografía post-cuántica (PQC) surge como una alternativa para garantizar la seguridad; sin embargo, su adopción introduce desafíos relacionados con el desempeño, la interoperabilidad y el riesgo de migración. Este trabajo presenta un análisis integral de la implementación de PQC en entornos de telecomunicaciones, considerando tres dimensiones clave: desempeño, interoperabilidad y riesgo. Se emplea un enfoque mixto que combina evaluación experimental de esquemas criptográficos clásicos, post-cuánticos e híbridos, con análisis cualitativo de riesgos. Se analizan métricas como latencia, consumo de ancho de banda y carga computacional en protocolos de comunicación como TLS. El estudio busca identificar los compromisos entre seguridad y eficiencia, evaluar las limitaciones de interoperabilidad en infraestructuras heterogéneas y analizar los riesgos asociados a la transición. Como resultado, se propone un modelo integral que facilite la adopción de criptografía post-cuántica en sistemas de telecomunicaciones.
Contexto: La computación cuántica representa una amenaza emergente y de creciente relevancia para la seguridad de los Sistemas Ciberfísicos (SCF) en infraestructuras críticas (IC), lo que podría comprometer progresivamente los métodos criptográficos actuales y exponer servicios esenciales a riesgos físicos significativos. Objetivo: Este estudio analiza el impacto de la amenaza cuántica en SCF e IC para identificar requerimientos semánticos y técnicos que fundamenten modelos de evaluación ontológicos y estrategias de resiliencia operativa. Método: Se realizó una revisión sistemática de la literatura (RSL) del periodo 2020-2026 siguiendo los protocolos PRISMA y Kitchenham. A través de una búsqueda parametrizada en bases de datos de alto impacto, se seleccionaron y analizaron 39 estudios primarios. Resultados: Se identificó una incompatibilidad sistémica relevante: una proporción significativa de los estudios analizados reporta que el hardware heredado (PLCs y RTUs) presenta limitaciones críticas para soportar la carga computacional de los nuevos estándares de Criptografía Post-Cuántica (PQC). Esta limitación tiende a generar latencias operativas que podrían comprometer la resiliencia teórica del sistema frente a ataques de descifrado retrospectivo y suplantación de identidad. Conclusiones: La evidencia analizada sugiere que la eficacia de los marcos de defensa podría verse comprometida sin una actualización estructural de la tecnología de operación (OT), dado que el desfase entre el hardware obsoleto y el rigor matemático cuántico se identificó como uno de los eslabones más débiles de la infraestructura. Los hallazgos indican que la resiliencia operativa de las IC se vería fortalecida mediante la migración hacia la agilidad criptográfica y la adopción de modelos ontológicos que permitan el razonamiento automatizado para la detección de amenazas en tiempo real.