[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).
[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).
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.
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.
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 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.
La adopción del protocolo HTTPS para brindar seguridad a gran parte del tráfico web de Internet pone el foco en los algoritmos de cifrado que proveen las implementaciones de SSL/TLS. La capacidad de cómputo de los ordenadores actuales permite concluir que algoritmos asimétricos como RSA son seguros. No obstante, estos mecanismos son vulnerables al criptoanálisis cuántico, por lo que disponer de una computadora cuántica pondría en peligro la seguridad de los datos cifrados con algoritmos asimétricos como RSA. La computación cuántica es un hecho, y que es cuestión de tiempo para que se fabriquen computadoras cuánticas de cientos de qubits, por lo que es necesario encontrar alternativas a los algoritmos de cifrado y autenticación clásicos. La criptografía postcuántica cubre esta necesidad proveyendo una serie de algoritmos resistentes a ataques cuánticos. Existen proyectos que aportan librerías de desarrollo bajo licencias de código abierto. OQS provee una librería de algoritmos resistentes, y su integración en protocolos y aplicaciones como OpenSSL, una de las implementaciones de SSL/TLS de código abierto más utilizadas. El presente trabajo de investigación analiza la integración de estas implementaciones de OpenSSL en el servidor web Apache2 para brindar un servicio HTTPS resistente a ataques cuánticos.
Desde que apareció la idea de utilizar computadores cuánticos para resolver problemas matemáticos de gran complejidad que no podrían ser resueltos en tiempo polinomial por computadores clásicos inició una carrera en la que compiten dos equipos: los que desarrollarán el primer computador cuántico de uso general y los que descubrirán como poder resistir al uso malicioso de estos nuevos computadores. La criptografía post-cuántica trata de imponerse a esta situación investigando nuevos algoritmos que reemplacen a los algoritmos actuales de clave pública como RSA dando lugar a sistemas resistentes tanto a algoritmos clásicos como a cuánticos antes de que la amenaza de un computador cuántico pueda acabar, entre otros peligros y en especial, con la seguridad y la privacidad en las comunicaciones a través de Internet. Se refleja en este proyecto el estado actual de la investigación en esta materia: algoritmos criptográficos basados en problemas que no pueden ser resueltos por computadores cuánticos, desarrollos y patentes, aplicaciones actuales y futuras, etc. dejando al lector una fuente de recursos óptima para su iniciación en la criptografía post-cuántica.