Criptografía – Public Key Infrastructure


pki

Public Key Infrastructure (Infraestructura de Clave Pública), acronimo PKI, es la forma común de referirse a un sistema complejo necesario para la gestión de certificados digitales y aplicaciones de la Firma Digital.

Criptografía Asimétrica

La base tecnológica para la Firma Digital está fundamentada principalmente en el uso de ciertos algoritmos criptográficos, con unas características que permiten obtener el nivel de  Seguridad requerido.
A diferencia de los algoritmos de cifrado simétrico, en los que la información se cifra y descifra con la misma clave, los algoritmos asimétricos basan su funcionamiento en un par de claves (matemáticas dependientes) para cada usuario, con la característica de que la información cifrada con una clave, sólo puede descifrarse con la otra del mismo par.
A cada usuario se debe asignar un par de claves, que se denominan Clave Pública y Clave Privada. Como indican sus nombres, la Clave Pública puede ser conocida por todo el mundo, mientras que la Clave Privada debe ser custodiada por el usuario y nunca hacerse pública.
Si se desea enviar información confidencial a un usuario, se le enviará la información cifrada con su clave pública, de tal forma que sólo ese usuario, que posee la Clave Privada correspondiente, podrá descifrar la información. Por otra parte, si un usuario envía información cifrada con su clave privada, al descifrarla con su clave pública (acción que puede realizar cualquiera que conozca dicha clave), puede asegurarse que ha sido ese usuario quién envió la información, ya que sólo él posee la clave privada.

Firma Digital.

Una Firma Digital tiene dos características principales:

  • Sólo puede ser generada por el poseedor de la clave privada y puede ser verificada por cualquiera que conozca la clave pública del firmante.
  • Es dependiente del documento a firmar (la Firma Digital de un documento no puede emplearse para firmar otro documento).

El proceso de generación de una Firma Digital consiste en dos pasos:

  • Empleando un algoritmo de”Hashing” se genera un resumen, de tamaño fijo, del documento.
  • Se cifra el Hashempleando la clave privada del usuario.

Definición de Firma Digital

La firma digital es una solución tecnológica que permite garantizar la autoría e integridad de los documentos digitales y la  posibilidad de demostrar estas propiedades ante terceros, permitiendo que éstos gocen de características que únicamente eran propias de los documentos en formato duro.
Deberá transmitirse o almacenarse el documento original y la firma.
Deben realizarse los siguientes pasos:

  • A partir del Documento Original, se genera de nuevo el Hash.
  • Empleando la Clave Pública del firmante, se descifra la firma digital.
  • Se comprueba si ambos “Hashes” coinciden, si es así, la firma es auténtica, si no lo es, el documento ha sido modificado y/o la firma es falsa.
  • Adicionalmente, debe comprobarse que el Certificado Digital es válido. El Certificado puede haber caducado, o puede haber sido revocado por una de las partes.

Certificados Digitales

Las técnicas anteriormente indicadas, si bien son técnicamente correctas, implican un grave problema a nivel de seguridad: ¿Cómo se puede asegurar que una clave pública pertenece a un usuario dado?. Es necesario poder vincular la clave pública de un usuario con su identidad y para esto surge el concepto de “Certificado Digital“, que contiene la siguiente información:

  • Identidad del usuario (Nombre, NIF, etc…).
  • Clave Pública del usuario.
  • Periodo de Validez del Certificado.
  • Identidad de la Autoridad Certificadora (entidad que emite el certificado).
  • Firma digital del certificado (los datos anteriores más otras posibles extensiones personalizables, p.e. la dirección de correo electrónico), generada por la Autoridad Certificadora.
    Esta información se encapsula en un formato estándar, definido por la normaISO X.509 versión 3. Generalmente existirá un repositorio (p.e. directorio LDAP) en el que se publican todos los certificados gestionados por la PKI y puede ser consultado por otros usuarios de la PKI que quieran enviar información cifrada o verificar firmas digitales.

La Autoridad Certificadora

La Autoridad Certificadora, es la entidad que asegura la identidad de los usuarios de los certificados digitales. Posee su propio par de claves y firma digitalmente los certificados con su clave privada. Confiando en la Firma Digital de la Autoridad Certificadora, puede confiarse en cualquier certificado generado por la misma.
Las tareas realizadas por la Autoridad Certificadora son, entre otras, las siguientes:

  • Procesa peticiones de Certificado a través de la Autoridad de Registro. Estas solicitudes están compuestas básicamente por los datos identificativos y la clave pública del solicitante.
  • Genera los Certificados y los almacena en el repositorio público (p.e. LDAP).
  • Gestiona la caducidad y renovación de certificados.
  • Gestiona la revocación de certificados (p.e. por compromiso de la clave privada del usuario al serle sustraída su SmartCard).
    Toda la fiabilidad de la Autoridad de Certificación se basa en la inviolabilidad de su propia clave privada, la cual resulta crítico proteger empleando medios técnicos y humanos.

La Autoridad de Registro

En toda PKI deben establecerse los mecanismos para que los usuarios soliciten su propio certificado, de tal forma que se asegure la identidad de dicho usuario. A este procedimiento se le denomina “Proceso de Registro” y se realiza a través de la denominada “Autoridad de Registro”.


Tipos de registros

Existen dos tipos principales de registro:

  • Registro Clásico. El solicitante acude en persona a una “Oficina de Registro”, donde, tras acreditar su identidad, se le proporciona de forma segura su clave privada y su certificado.
  • Registro Remoto. El usuario, a través de Internet, realiza una solicitud de certificado. Para esto empleará un software (p.e. un navegador) que generará el par de claves y enviará su clave pública a la Autoridad de Registro para que sea firmada por la Autoridad Certificadora y le sea devuelto su certificado.
    La validez de la Firma Digital estará condicionada por la calidad del proceso de registro, siendo obligatorio para asegurar la validez legal de la firma, algún tipo de registro “Cara a Cara”, ya que es el único que asegura la identidad del solicitante. Por otra parte, la validez de la firma digital también estará condicionada a la firma manuscrita de un “contrato” por el que el solicitante acepta su certificado y las condiciones de uso del mismo.
    La Autoridad de Registro se compondrá de una serie de elementos tecnológicos (hardware y software específico) y unos medios humanos (los Operadores de Registro). Es el punto de comunicación entre los usuarios de la PKI y la Autoridad certificadora.

Componenetes de una PKI

Los sistemas anteriormente descritos deben englobarse en un único sistema, al que se denomina “Infraestructura de Clave Pública” (PKI), cuyo elementos se pueden ilustrar en la siguiente figura.

Existen multitud de componentes adicionales, y cada elemento es un sistema complejo en si mismo. Los componentes básicos pueden resumirse en:

  • La Autoridad de Certificación.La pieza central del “puzzle” y la que proporciona la base de confianza en la PKI. Constituido por elementos hardware, software y, evidentemente, humanos.
  • Publicación de Certificados.El repositorio de certificados permite a los usuarios operar entre ellos (p.e. para la validación de una Firma Digital), y es un requisito legal que cuente con una total disponibilidad de acceso.
  • Soporte de la Clave Privada.La elección de un buen soporte para que los usuarios custodien su clave privada es un punto esencial y complejo en si mismo (p.e. si la clave está en una SmartCard, es necesario diseñar el Sistema de Gestión de SmartCards que permita la emisión y distribución de las tarjetas a los usuarios).
  • Aplicaciones “PKI-Enabled”.Se denomina así a las aplicaciones software capaces de operar con certificados digitales. Estas aplicaciones son las que dan el valor real de la PKI de cara al usuario.
  • Políticas de Certificación.Deben diseñarse una serie de políticas, o procedimientos operativos, que rigen el funcionamiento de la PKI y establecen los compromisos entre la Autoridad Certificadora y los Usuarios Finales. Estos documentos tendrán un carácter tanto técnico como legal.
    El Proceso de Construcción de una PKI deberá siempre partir de la definición de las Políticas Operativas y contemplar como requerimiento esencial el asegurar la calidad y seguridad de las operaciones que los usuarios finales realizan con sus claves privadas (p.e. Firma Digital de Documentos).

Fuentes

http://www.pkiforum.org

http://www.pki-page.org

http://www.ietf.org/html.charters/pkix-charter.html

http://www.entrust.com/resources/pdf/

http://www.idg.es/comunicaciones/Doc-internautas/documentos/rd14-1999.asp

http://www.w3.org

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