¿Qué es la gestión de claves y cómo funciona?

Las claves criptográficas desempeñan un papel fundamental a la hora de proteger la información confidencial, prevenir la filtración de datos y cumplir las normativas. Desafortunadamente, una clave perdida o robada puede provocar costosas pérdidas de sistemas y datos, razón por la cual toda empresa preocupada por la seguridad debería aplicar protocolos sólidos de gestión de claves.

Este artículo es una introducción a la gestión de claves de cifrado. Continúe leyendo para conocer los conceptos básicos relacionados con el cifrado, el valor de una gestión adecuada de las claves y cómo mantener los datos seguros durante todo el ciclo de vida de una clave.

¿Qué es la gestión de claves de cifrado?

La gestión de claves de cifrado es un conjunto de prácticas y reglas que garantizan el uso seguro de las claves criptográficas. Una gestión adecuada garantiza que una clave permanezca segura durante todo su ciclo de vida, desde su generación y uso hasta su almacenamiento y eliminación.

Una clave criptográfica es un archivo que contiene una cadena de letras y números que pueden cifrar y descifrar datos cuando se procesan mediante un algoritmo criptográfico. El objetivo principal de la gestión de claves es mantener estos archivos alejados de usuarios y sistemas no autorizados.

La pérdida de una clave en manos de una parte malintencionada puede tener graves consecuencias, por lo que una estrategia sólida de gestión de claves de cifrado debe incluir:

• Instrucciones sobre cómo los empleados deben gestionar las claves en las diferentes etapas de existencia.
• Medidas de seguridad que impiden el acceso físico y virtual no autorizado al servidor que almacena las claves.
• Políticas y sistemas para funciones clave.
• Controles basados en roles que limitan el acceso y definen quién y cuándo puede acceder a las claves.
• Instrucciones sobre cómo los diferentes departamentos deben interactuar y coordinarse con las claves.

Una empresa puede abordar la gestión de claves de tres maneras diferentes:

• Descentralizado: los usuarios finales o los empleados son responsables de la gestión clave y la empresa no se encarga de la gobernanza.
• Distribuido: cada equipo o departamento tiene un protocolo de gestión de claves independiente, mientras que la empresa proporciona orientación básica.
• Centralizado: una política para toda la empresa dicta cómo todos los miembros del personal y los departamentos utilizan las claves.

El enfoque más seguro es establecer una estrategia centralizada y lograr un control total sobre cómo los equipos almacenan, comparten y utilizan las claves privadas.

¿Por qué es importante la gestión de claves?

La gestión cuidadosa de las claves es vital para el uso eficaz de la criptografía en su estrategia de ciberseguridad.

Una llave es similar a una combinación de caja fuerte: ninguna caja fuerte puede detener al ladrón si el perpetrador sabe cómo abrir la bóveda. De manera similar, una mala gestión de claves puede hacer que incluso el mejor algoritmo de cifrado pierda su valor. Una clave comprometida permite a un atacante:

• Convierta los datos cifrados a su formato original de texto sin formato.
• Cree un sitio web de phishing que se haga pasar por su sitio web oficial.
• Derribar toda la infraestructura de seguridad.
• Actúa como un usuario privilegiado y accede a diferentes sistemas y bases de datos.
• Firme aplicaciones y documentos a su nombre.

La gestión adecuada de claves garantiza altos niveles de seguridad en torno a los datos cifrados y garantiza:

• Que sólo los usuarios autorizados puedan leer o acceder a los datos.
• Transferencias seguras de datos a través de Internet y redes privadas.
• Que los diferentes tipos de ciberataques no pueden espiar, infectar ni propagarse fácilmente a través de sus sistemas.

El uso de cifrado también ayuda a cumplir con algunas normativas, como HIPAA o PCI.

¿Cómo funciona el cifrado de claves?

El cifrado nos permite intercambiar datos manteniendo el contenido ilegible para todos excepto para el remitente y el destinatario. El intercambio de datos cifrados es un proceso de dos pasos:

• Primero, los algoritmos codifican los datos en una cadena de caracteres aparentemente aleatorios (texto cifrado). Luego, el remitente reenvía el texto cifrado al destinatario.
• Una vez que la parte receptora recibe el texto cifrado, una clave de descifrado descodifica el mensaje al formato de texto sin formato original.

A lo largo de este proceso, la información es ilegible para cualquiera que no posea la clave de descodificación. El cifrado es completamente automático y las dos partes que intercambian datos no tienen que codificar y decodificar mensajes. Los actores y operaciones clave en el proceso de cifrado son:

• La clave de cifrado de datos (DEK): una clave de cifrado que cifra y descifra los datos.
• La clave de cifrado de claves (KEK): una clave que cifra y descifra la DEK.
• Sistema de administración de claves (KMS): un sistema que almacena y ejecuta el software de administración de claves.
• API de administración de claves (KM API): una API que recupera claves de cifrado de un servidor a un cliente.
• Una autoridad de certificación (CA): una entidad de terceros que autentica usuarios y sistemas mediante certificados digitales.
• Seguridad de la capa de transporte (TLS): un protocolo criptográfico que protege los datos que se mueven a través de una red informática.

Puede utilizar el cifrado para proteger los datos tanto en reposo como en movimiento:

• Cifrado en reposo: este tipo de cifrado protege los datos almacenados. Si los piratas informáticos irrumpen en una base de datos, no pueden descifrar la información sin una clave.
• Cifrado en tránsito: este tipo de cifrado protege los datos en movimiento y evita la interceptación o manipulación. Ejemplos típicos son correos electrónicos, mensajes de texto y datos web.

Tipos de claves de cifrado

Hay dos tipos principales de cifrado:

• Simétrico: la misma clave cifra y descifra el mensaje.
• Asimétrico: una clave cifra el contenido y una clave diferente emparejada descifra los datos.

El cifrado simétrico es más fácil de usar y configurar. Sin embargo, depender de la misma clave para codificar y decodificar contenido hace que esta estrategia sea menos segura que el cifrado asimétrico.

Claves simétricas

La criptografía simétrica se basa en la misma clave tanto para el cifrado como para el descifrado de datos. Como una única clave protege toda la operación, la privacidad de la clave es primordial. A continuación se muestra un diagrama que muestra cómo se ve un proceso de cifrado simétrico:

Aquí hay una explicación paso a paso de cómo funciona el proceso en el diagrama anterior:

1. Un usuario envía una solicitud a una aplicación y solicita acceder a datos cifrados.
2. La aplicación envía una solicitud de recuperación DEK a la API KM del cliente.
3. El cliente (a través de una API de KM) y KM verifican los certificados de cada uno.
4. Si las credenciales son válidas, la API de KM y el KM forman una conexión TLS segura.
5. El KM descifra la DEK solicitada con la KEK.
6. El administrador de claves envía la DEK a la API de KM.
7. La API de KM envía el DEK a la aplicación.
8. La aplicación envía datos en texto plano al usuario.

Las empresas suelen utilizar cifrado simétrico para proteger los datos en reposo.

Claves asimétricas

El cifrado asimétrico se basa en un par de claves para cifrar y descifrar datos:

• La clave pública cifra los datos y puede estar disponible para el público, ya que solo codifica el contenido.
• La clave privada descifra los datos y es una contraparte única de la clave pública. Mantener esta clave segura es vital ya que no hay forma de decodificar los datos sin ella.

Ambas claves son únicas, exclusivas entre sí y creadas al mismo tiempo. El uso principal de las claves asimétricas es proteger los datos mientras se mueven a través de una conexión de red, ya sea pública o privada.

A continuación se muestra un diagrama que muestra cómo el cifrado asimétrico permite que dos partes intercambien archivos de forma segura:

A continuación se muestra una explicación paso a paso de cómo funciona el proceso en el diagrama anterior:

1. Las dos partes verifican los certificados de la otra parte. Al igual que con el cifrado simétrico, el destinatario realiza la autenticación primero y lo hace a través de una CA.
2. Una vez que las dos partes tienen aceptación mutua, el remitente solicita la clave pública del destinatario.
3. El remitente crea una clave simétrica temporal (una clave válida solo para una única sesión) y cifra el archivo solicitado.
4. El remitente cifra la clave simétrica con la clave pública del destinatario y la envía junto con el archivo solicitado.
5. El destinatario recibe el paquete.
6. El usuario descifra la clave simétrica con la clave privada de su KM y luego descifra los datos con la clave simétrica. El descifrado devuelve los datos a su estado de texto sin formato.

¿Cómo gestionar las claves de cifrado?

La gestión sólida de claves de cifrado requiere que usted organice todo el ciclo de vida de cada clave, dividido aproximadamente en las siguientes etapas:

• Creación de claves.
• Uso y vuelco.
• Revocación.
• Respaldo.
• Destrucción.

Garantizar el uso seguro de las claves de cifrado sin tener en cuenta cada etapa de un ciclo de vida es un error. Otros errores comunes que cometen las empresas son:

• Depender de teclas débiles y demasiado cortas.
• Usar la misma clave para diferentes propósitos y tareas.
• Reutilización de versiones de claves antiguas.
• Almacenar claves privadas en el mismo servidor o base de datos que los datos cifrados.
• Mantener las claves en forma no cifrada.
• Mover claves entre sistemas y usuarios sin la protección adecuada.

A continuación se analiza más de cerca cada etapa del ciclo de vida de una clave y lo que su equipo debe tener en cuenta para garantizar el uso seguro de las claves de cifrado.

Generación de claves

Las empresas crean y almacenan claves de cifrado en un servidor de administración de claves. Asegúrese de que el generador solo cree claves largas y complejas para evitar que los atacantes utilicen técnicas simples para descifrar el código.

El servidor normalmente utiliza un generador seguro de bits aleatorios y almacena la clave, junto con todos sus atributos, en una base de datos de almacenamiento. La información esencial es:

• El nombre de la clave.
• Fecha de activacion.
• Tamaño.
• Instancia (o versión).
• Dese la vuelta.
• Reflejando.
• Derechos de acceso.

Un administrador de claves debería permitir a los administradores editar las características de la clave en cualquier momento. La activación de la clave se produce en el momento de la creación o en una fecha posterior (ya sea de forma automática o manual).

También debes definir un período criptográfico para cada clave. Este período es el tiempo durante el cual una clave está funcional. Dos factores afectan la duración de un período criptográfico:

• El período de uso del originador (OUP).
• El período de uso del destinatario (RUP).

Por ejemplo, cifra una base de datos y planea agregarle elementos durante los próximos seis meses. En ese caso, la OUP tiene una duración de seis meses. Si planea permitir que los usuarios accedan y utilicen la base de datos durante dos años, ese período es el RUP. Como OUP y RUP se superponen, el período criptográfico es de dos años.

Una vez que genere una clave, asegúrese de que el servidor la almacene en un estado cifrado. Las claves deben estar disponibles sin cifrar sólo dentro de un entorno seguro y protegido contra manipulaciones. Además, nunca almacene la clave en la misma base de datos que los datos cifrados que protege.

Uso de claves y reinversión

El administrador de claves permite a los sistemas y usuarios autorizados recuperar claves para procesos de cifrado o descifrado. El administrador también debe gestionar las instancias actuales y pasadas de todas las claves de cifrado.

Por ejemplo, si el software genera una nueva clave y desactiva (o desactiva) la anterior cada año, el administrador debe conservar las versiones anteriores de la clave pero dispensar solo la instancia actual.

Muchas empresas optan por convertir las rotaciones de claves en un proceso automático. Este enfoque limita el margen de error humano y libera al equipo para centrarse en tareas más impactantes. Para mayor seguridad, considere también registrar el uso de claves y proporcionar pistas de auditoría.

Asegúrese de que el equipo no utilice la misma clave para diferentes propósitos. Cada tarea debe depender de una clave única para evitar posibles movimientos laterales entre sistemas si un atacante compromete una única clave.

Revocación de clave

Un administrador debe poder utilizar el administrador de claves para revocar una clave y evitar su uso. Esta habilidad es crucial cuando:

• Los individuos abandonan la empresa.
• Archivas ciertos procesos.
• Las herramientas de monitoreo detectan comportamientos maliciosos.
• El equipo de seguridad identifica una amenaza interna.

Si es necesario, reactivar una clave revocada puede ayudar a los administradores a descifrar datos previamente cifrados con ella, como copias de seguridad antiguas.

Copia de seguridad (o depósito de garantía)

Todas las claves requieren una copia de seguridad antes de su desactivación, por lo que el administrador debe mantener un archivo espejo de todas las claves desactivadas. Las recuperaciones después del período criptográfico permiten a los administradores reconstruir las claves si es necesario reactivarlas.

La imposibilidad de recuperar una clave significa que cualquier dato que permanezca descifrado con la clave en cuestión se perderá efectivamente.

Eliminación de claves

Un administrador debería poder eliminar la clave de la base de datos de almacenamiento. La opción de eliminación es vital si:

• La clave ya no está en uso.
• Alguien compromete la clave.

Eliminar una clave puede eliminar todas o algunas de sus instancias. Los administradores normalmente se aseguran de que la recuperación de la clave sea imposible sin una imagen de respaldo.

Si alguien compromete los datos cifrados, la capacidad de eliminar la clave rápidamente puede mantener los datos seguros e irrecuperables. Cuando el equipo de seguridad elimina la amenaza, un administrador puede usar la imagen para recrear la clave y descifrar los datos.

No existe criptografía segura sin una gestión sólida de claves

La gestión eficaz de claves es una parte crucial de su estrategia de protección de datos. Configure un sistema que mantenga las claves seguras en todas las etapas del ciclo de vida y garantice que los protocolos ofrezcan la flexibilidad necesaria para los entornos de trabajo dinámicos de sus equipos.