Browsing by Author "Espinoza Figueroa , Daniel Leonardo"
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Thesis Criptoanálisis de protocolos de distribución cuántica de llaves basados en la reconciliación por frames(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024-10) Espinoza Figueroa , Daniel Leonardo; Lizama Pérez, Luis Adrián; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Electrónica; Jara Carvallo, Nicolás AlonsoLa criptografía comprende el estudio del diseño de algoritmos que permitan asegurar la confidencialidad, integridad y autenticidad de la información. El criptoanálisis, en cambio, es el estudio de la seguridad de estos algoritmos, con el objetivo de otorgar una mejora continua de acuerdo a las amenazas actuales. La computación cuántica representa una de estas amenazas, impactando directamente a la seguridad de todo Internet. Así pues, criptógrafos de todo el mundo han propuesto nuevos algoritmos que se basan en problemas matemáticos más robustos, o en la propia naturaleza de la realidad que nos rodea. La física cuántica puede ser utilizada para intercambiar una llave criptográfica, concepto conocido como Distribución Cuántica de Llaves o Quantum Key Distribution (QKD). Desde 1984, diversos protocolos han sido propuestos para ser resilientes frente a las limitaciones que esta tecnología posee, relacionadas con la eficiencia en la corrección de errores y su seguridad, ya que la QKD requiere de dos canales: el cuántico (información cuántica) y el clásico (información clásica). Los protocolos QKD basados en frames son un paradigma relativamente nuevo que pretende superar los principales retos de esta tecnología, como son los conocidos ataques cuánticos Photon Number Splitting (PNS) e Intercept-Resend (IR), además de la eficiencia en la corrección de errores mediante nuevos métodos integrados a cada protocolo. Este paradigma utiliza frames, es decir, matrices que agrupan pares de estados cuánticos con el objetivo de aumentar, en orden polinomial, el tamaño de la clave compartida entre Alice (transmisor) y Bob (receptor), además de construir métodos de corrección de errores más e ficientes. La seguridad en el canal clásico de los protocolos QKD basados en frames no se ha estudiado adecuadamente, ya que el aumento del tamaño de la llave compartida implica la reutilización de pares de estados cuánticos, un aspecto que aún no se ha tenido en cuenta del punto de vista del criptoanálisis. En el presente trabajo de Tesis, se definen las primeras directrices de seguridad para el desarrollo seguro de protocolos QKD basados en frames mediante el criptoanálisis clásico sobre todos los protocolos publicados en conferencias o revistas que han seguido esta línea de investigación, donde vulnerabilidades críticas fueron encontradas. Así, es posible romper la seguridad de estos esquemas, recuperando llaves privadas utilizadas para cifrar o firmar las comunicaciones, demostrando la viabilidad mediante resultados técnicos y experimentales. El proceso de criptoanálisis clásico concluye con directrices de seguridad para seguir avanzando en la línea de investigación que pretende utilizar frames para intercambiar una clave criptográfica de forma segura, utilizando la comunicación cuántica.
