Proceso estándar de cifrado avanzado

El Estándar de Cifrado Avanzado (AES), el cifrado de bloques simétrico ratificado como estándar por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los Estados Unidos (NIST), fue seleccionado mediante un proceso que se extendió desde 1997 hasta 2000 y que fue notablemente más abierto y transparente que su predecesor, el Estándar de Cifrado de Datos (DES). Este proceso fue elogiado por la comunidad criptográfica abierta y contribuyó a aumentar la confianza en la seguridad del algoritmo ganador entre quienes desconfiaban de las posibles vulnerabilidades del DES.

Se necesitaba un nuevo estándar principalmente porque DES tenía una clave relativamente pequeña de 56 bits, lo que la hacía vulnerable a ataques de fuerza bruta . Además, DES fue diseñado principalmente para hardware y era relativamente lento cuando se implementaba en software. ^{[ 1 ]} Si bien Triple-DES evita el problema del tamaño pequeño de la clave, es muy lento incluso en hardware, no es adecuado para plataformas con recursos limitados y puede verse afectado por posibles problemas de seguridad relacionados con el tamaño de bloque (actualmente relativamente pequeño) de 64 bits.

El 2 de enero de 1997, el NIST anunció su intención de elegir un sucesor para DES, que se conocería como AES. Al igual que DES, este sería "un algoritmo de cifrado no clasificado y de acceso público, capaz de proteger información gubernamental sensible hasta bien entrado el próximo siglo". ^{[ 2 ]} Sin embargo, en lugar de simplemente publicar un sucesor, el NIST solicitó la opinión de las partes interesadas sobre cómo debería elegirse. El interés de la comunidad criptográfica abierta fue inmediato y el NIST recibió una gran cantidad de propuestas durante el período de comentarios de tres meses.

Como resultado de esta retroalimentación, el 12 de septiembre de 1997 se solicitó la creación de nuevos algoritmos. ^{[ 3 ]} Todos los algoritmos debían ser cifradores de bloques, compatibles con un tamaño de bloque de 128 bits y tamaños de clave de 128, 192 y 256 bits. Dichos cifradores eran poco comunes en el momento del anuncio; el más conocido era probablemente Square .

En los nueve meses siguientes, se crearon y presentaron quince diseños de varios países. Fueron, en orden alfabético: CAST-256 , CRYPTON , DEAL , DFC , E2 , FROG , HPC , LOKI97 , MAGENTA , MARS , RC6 , Rijndael , SAFER+ , Serpent y Twofish .

En el debate subsiguiente, los criptógrafos investigaron muchas ventajas y desventajas de los candidatos; se evaluaron no solo en términos de seguridad, sino también en cuanto a su rendimiento en diversos entornos (PC de diferentes arquitecturas, tarjetas inteligentes, implementaciones de hardware) y en cuanto a su viabilidad en entornos limitados (tarjetas inteligentes con memoria muy limitada, implementaciones con un número reducido de puertas lógicas, FPGA).

Algunos diseños cayeron debido a criptoanálisis que abarcaron desde fallas menores hasta ataques significativos, mientras que otros perdieron favor debido a un rendimiento deficiente en varios entornos o por tener poco que ofrecer sobre otros candidatos. El NIST celebró dos conferencias para discutir las presentaciones (AES1, agosto de 1998 y AES2, marzo de 1999 ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} ), y en agosto de 1999 anunciaron ^{[ 7 ]} que estaban reduciendo el campo de quince a cinco: MARS , RC6 , Rijndael , Serpent y Twofish . Los cinco algoritmos, comúnmente denominados "finalistas de AES", fueron diseñados por criptógrafos considerados bien conocidos y respetados en la comunidad. Las votaciones de la conferencia AES2 fueron las siguientes: ^{[ 8 ]}

• Rijndael : 77 positivos, 1 negativo
• RC6 : 79 positivos, 6 negativos
• Twofish : 64 positivos, 3 negativos
• MARTE : 58 positivos, 6 negativos
• Serpiente : 52 positivos, 7 negativos
• E2 : 27 positivos, 13 negativos
• CAST-256 : 16 positivos, 18 negativos
• SAFER+ : 20 positivos, 24 negativos
• DFC : 22 positivos, 27 negativos
• Cripto : 16 positivos, 31 negativos
• TRATO : 1 positivo, 71 negativos
• HPC : 1 positivo, 78 negativos
• MAGENTA : 1 positivo, 84 negativos
• Rana : 1 positivo, 86 negativos
• LOKI97 : 1 positivo, 86 negativos

A continuación se llevó a cabo una nueva ronda de análisis y criptoanálisis intensos, que culminó en la conferencia AES3 en abril de 2000, en la que un representante de cada uno de los cinco equipos finalistas hizo una presentación argumentando por qué su diseño debía ser elegido como el AES. Las votaciones de la conferencia AES3 fueron las siguientes: ^{[ 9 ]}

• Rijndael : 86 positivos, 10 negativos
• Serpiente : 59 positivos, 7 negativos
• Twofish : 31 positivos, 21 negativos
• RC6 : 23 positivos, 37 negativos
• MARTE : 13 positivos, 84 negativos

El 2 de octubre de 2000, el NIST anunció ^{[ 10 ]} que Rijndael había sido seleccionado como el AES propuesto y comenzó el proceso para convertirlo en el estándar oficial publicando un anuncio en el Registro Federal ^{[ 11 ]} el 28 de febrero de 2001 para el borrador de FIPS con el fin de solicitar comentarios. El 26 de noviembre de 2001, el NIST anunció que AES fue aprobado como FIPS PUB 197.

El NIST recibió elogios de la comunidad criptográfica por la transparencia y el cuidado con que llevó a cabo el proceso de estandarización. Bruce Schneier , uno de los autores del algoritmo Twofish, que resultó perdedor, escribió tras finalizar la competición: «Solo tengo cosas buenas que decir sobre el NIST y el proceso AES». ^{[ 12 ]}

• Concurso CAESAR : Concurso para diseñar esquemas de cifrado autenticado

• concurso de funciones hash del NIST
• Estandarización de la criptografía postcuántica

• En el sitio web del NIST se puede encontrar una descripción histórica del proceso .
• En el grupo de noticias sci.crypt se están llevando a cabo extensos debates sobre el proceso AES.