Encryption and hashing · Cifrado y hash
| English | Español |
|---|---|
| symmetric/sɪˈmetrɪk/ | simétrica |
| encryption/enˈkrɪpʃn/ | cifrado |
| asymmetric/ˌeɪsɪˈmetrɪk/ | asimétrico |
| plaintext/ˈpleɪntekst/ | texto plano |
| ciphertext/ˈsaɪfətekst/ | texto cifrado |
| decrypt/dɪˈkrɪpt/ | descifrar |
| key pair/kiː peə/ | par de claves |
| public key/ˈpʌblɪk kiː/ | clave pública |
| private key/ˈpraɪvət kiː/ | clave privada |
| session key/ˈseʃn kiː/ | clave de sesión |
| cryptographic hash/ˌkrɪptəˈɡræfɪk hæʃ/ | hash criptográfico |
| digest/ˈdaɪdʒest/ | digest |
Two strangers agreeing a secret in public
- Here is a problem that sounds impossible. You and a shop have never met and share nothing. Everything you say to each other is overheard by everyone. Agree a secret key.
- Until 1976 the answer was that you cannot: symmetric encryption needs the key delivered in advance, by courier or in person, which is why wartime codebooks were printed and shipped.
- Then Diffie, Hellman and later Rivest, Shamir and Adleman showed it can be done, using a key that only locks and a different key that only unlocks. Every purchase you have ever made online rests on it.
- This lesson is symmetric 对称 and asymmetric 非对称 encryption, why real systems use both, and the one-way function called hashing.
Dos desconocidos acordando un secreto en público
- Aquí hay un problema que parece imposible. Tú y una tienda nunca se han conocido y no comparten nada. Todo lo que os decís es escuchado por todos. Acordad una clave secreta.
- Hasta 1976, la respuesta era que no se podía: la cifrado simétrico necesita que la clave se entregue de antemano, por mensajero o en persona, razón por la cual los libros de códigos de guerra se imprimían y enviaban.
- Luego Diffie, Hellman y más tarde Rivest, Shamir y Adleman demostraron que se puede hacer, usando una clave que solo bloquea y una clave diferente que solo desbloquea. Cada compra que has hecho en línea se basa en ello.
- Esta lección trata sobre el cifrado simétrico 对称 y el cifrado asimétrico 非对称, por qué los sistemas reales usan ambos, y la función de una sola vía llamada hashing (resumen criptográfico).
The vocabulary
- Encryption 加密 turns readable plaintext 明文 into unreadable ciphertext 密文 using a key; to decrypt 解密 is to reverse it with the appropriate key.
- Encryption protects confidentiality: an intercepted copy cannot be understood. It does not stop the data being intercepted, delayed or deleted.
- The strength lies in the key, not in keeping the algorithm secret. The algorithms are published and studied precisely so that weaknesses are found by friends rather than enemies.
El vocabulario
- El cifrado 加密 convierte el texto claro 明文 legible en texto cifrado 密文 ilegible usando una clave; descifrar 解密 es revertirlo con la clave adecuada.
- El cifrado protege la confidencialidad: una copia interceptada no puede ser comprendida. No impide que los datos sean interceptados, retrasados o eliminados.
- La seguridad radica en la clave, no en mantener el algoritmo en secreto. Los algoritmos se publican y estudian precisamente para que las debilidades sean descubiertas por amigos en lugar de enemigos.
Symmetric encryption
- Symmetric encryption uses the same key to encrypt and to decrypt. AES is the standard example.
- It is fast, so it suits bulk data: a whole disk, a video stream, a large file.
- Its weakness is key distribution: the key must reach the other party without being intercepted, and if it is intercepted the whole scheme is broken. With $n$ people who all wish to talk privately in pairs, the number of keys needed grows with the square of $n$.
Cifrado simétrico
- El cifrado simétrico usa la misma clave para cifrar y descifrar. AES es el ejemplo estándar.
- Es rápido, por lo que es adecuado para grandes volúmenes de datos: todo un disco, un flujo de vídeo, un archivo grande.
- Su debilidad es la distribución de claves: la clave debe llegar a la otra parte sin ser interceptada, y si es interceptada, todo el sistema queda roto. Con $n$ personas que desean hablar en privado por pares, el número de claves necesarias crece con el cuadrado de $n$.
A shift cipher (symmetric key) · Un cifrado de desplazamiento (clave simétrica)
Caesar's cipher shifts every letter forward by a fixed key. The SAME key both encrypts and decrypts — that is what symmetric means. Try to read the ciphertext without knowing the shift. · El cifrado César desplaza cada letra hacia adelante por una clave fija. La MISMA clave cifra y descifra — eso es lo que significa simétrico. Intenta leer el texto cifrado sin conocer el desplazamiento.
Symmetric encryption uses: · La cifrado simétrico utiliza:
Symmetric encryption shares one secret key — fast, but it must be distributed securely. · La cifrado simétrica comparte una única clave secreta — rápida, pero debe distribuirse de forma segura.
Asymmetric encryption
- Asymmetric encryption gives each user a key pair 密钥对: a public key 公钥 they publish to the world, and a private key 私钥 they never reveal.
- Anything encrypted with the public key can be decrypted only with the matching private key. So to send Alice a confidential message you encrypt with Alice's public key, and only Alice can read it.
- No prior key exchange is needed, which solves the problem the lesson opened with. The cost is that it is much slower, so it is not used for large amounts of data.
One key locks, the other unlocks, and only one of them is secret
Cifrado asimétrico
- El cifrado asimétrico proporciona a cada usuario un par de claves 密钥对: una clave pública 公钥 que publica al mundo, y una clave privada 私钥 que nunca revela.
- Cualquier cosa cifrada con la clave pública puede descifrarse solo con la clave privada correspondiente. Por tanto, para enviarle un mensaje confidencial a Alice, la cifras con la clave pública de Alice, y solo Alice podrá leerlo.
- No se necesita un intercambio previo de claves, lo que resuelve el problema que planteó esta lección. El coste es que es mucho más lento, por lo que no se usa para grandes cantidades de datos.
Una clave bloquea, la otra desbloquea, y solo una de ellas es secreta
Match each cryptographic tool to what it uses. · Asocia cada herramienta criptográfica con lo que utiliza.
Symmetric is fast but needs key sharing; asymmetric solves that with a key pair; hashing is one-way; HTTPS combines them. · Simétrico es rápido pero necesita compartir la clave; asimétrico resuelve eso con un par de claves; hashing es unidireccional; HTTPS los combina.
To send a confidential message to Alice using asymmetric encryption, you encrypt with: · Para enviar un mensaje confidencial a Alice usando cifrado asimétrico, cifras con:
Encrypting with the recipient's public key means only their matching private key can decrypt it. · Cifrar con la clave pública del destinatario significa que solo su clave privada correspondiente puede descifrarlo.
Match each kind of encryption to its main weakness. · Asocia cada tipo de cifrado con su principal debilidad.
The hybrid scheme uses each to cover the other's weakness: asymmetric to deliver the key, symmetric to carry the data. · El esquema híbrido usa cada uno para cubrir la debilidad del otro: asimétrico para entregar la clave, simétrico para transportar los datos.
Worked example: send a confidential message
- Explain how asymmetric encryption lets Bob send a confidential message to Alice, even if they have never met. [3]
- Alice publishes her public key, which anyone may have, including an eavesdropper.
- Bob encrypts the message with Alice's public key. The ciphertext can only be decrypted by the matching private key.
- Alice decrypts it with her private key, which she has never shared. An eavesdropper holding the public key and the ciphertext cannot recover the message.
- The commonest error is saying Bob encrypts with his own key. Trace whose key is used at each step.
Ejemplo resuelto: enviar un mensaje confidencial
- Explica cómo el cifrado asimétrico permite a Bob enviar un mensaje confidencial a Alice, incluso si nunca se han conocido. [3]
- Alice publica su clave pública, que cualquiera puede tener, incluido un espía.
- Bob cifra el mensaje con la clave pública de Alice. El texto cifrado solo puede descifrarse con la clave privada correspondiente.
- Alice lo descifra con su clave privada, que nunca ha compartido. Un espía que posea la clave pública y el texto cifrado no podrá recuperar el mensaje.
- El error más común es decir que Bob cifra con su propia clave. Rastrea qué clave se usa en cada paso.
Bob sends Alice a confidential message using asymmetric encryption. Which key does he encrypt with? · Bob envía a Alice un mensaje confidencial usando cifrado asimétrico. ¿Con qué clave cifra?
Only Alice's private key can undo what her public key did, and only Alice has it. Bob never sees Alice's private key at all. · Solo la clave privada de Alice puede deshacer lo que hizo su clave pública, y solo Alice la tiene. Bob nunca ve la clave privada de Alice en absoluto.
The hybrid approach, which is what really happens
- Symmetric is fast but cannot share its key; asymmetric can share a key but is slow. Real systems use each for what it is good at.
- The client generates a random session key 会话密钥, encrypts that small key with the server's public key, and sends it. The server decrypts it with its private key, and now both sides hold the same session key.
- Every byte of the actual conversation is then encrypted symmetrically with that session key: fast, and the slow asymmetric step happened only once, on a few bytes.
- This is exactly how HTTPS and SSH work.
Asymmetric to agree the key, symmetric to carry the data
El enfoque híbrido, que es lo que realmente ocurre
- El simétrico es rápido pero no puede compartir su clave; el asimétrico puede compartir una clave pero es lento. Los sistemas reales usan cada uno para lo que hace bien.
- El cliente genera una clave de sesión 会话密钥 aleatoria, cifra esa pequeña clave con la clave pública del servidor y la envía. El servidor la descifra con su clave privada, y ahora ambas partes poseen la misma clave de sesión.
- Cada byte de la conversación real se cifra entonces simétricamente con esa clave de sesión: rápido, y el paso lento asimétrico ocurrió solo una vez, en unos pocos bytes.
- Así es exactamente como funcionan HTTPS y SSH.
Asimétrico para acordar la clave, simétrico para transportar los datos
In the hybrid approach used by HTTPS, asymmetric encryption is used to: · En el enfoque híbrido utilizado por HTTPS, el cifrado asimétrico se usa para:
Slow asymmetric crypto just shares a session key; the bulk data then uses fast symmetric encryption. · La criptografía asimétrica lenta solo comparte una clave de sesión; los datos masivos usan entonces cifrado simétrico rápido.
Put the steps of the hybrid scheme used by HTTPS in order. · Coloca los pasos del esquema híbrido utilizado por HTTPS en orden.
The slow asymmetric step runs once, on a few bytes; everything after it is fast symmetric encryption. · El paso asimétrico lento se ejecuta una sola vez, en unos pocos bytes; todo después es cifrado simétrico rápido.
Hashing
- A cryptographic hash 密码散列 turns an input of any size into a fixed-size digest 摘要. The same input always gives the same digest, and a tiny change to the input changes the digest completely.
- It is one-way: the input cannot be recovered from the digest. That is the whole point, and it is what makes it different from encryption, which is designed to be reversed.
- Uses: storing passwords, where the system keeps only the digest and compares digests at login, so a stolen database yields no passwords; and checking integrity, where a file's digest is recomputed and compared to detect any change.
Hashing (Resumen criptográfico)
- Un hash criptográfico 密码散olar convierte una entrada de cualquier tamaño en un digest 摘要 de tamaño fijo. La misma entrada siempre produce el mismo digest, y un cambio mínimo en la entrada cambia completamente el digest.
- Es de una sola vía: la entrada no puede recuperarse a partir del digest. Ese es el punto principal, y es lo que lo diferencia del cifrado, que está diseñado para ser reversible.
- Usos: almacenar contraseñas, donde el sistema guarda solo el digest y compara digests en el inicio de sesión, por lo que una base de datos robada no revela contraseñas; y verificar la integridad, donde se recalcula el digest de un archivo y se compara para detectar cualquier cambio.
A cryptographic hash produces a fixed-size ____ from an input of any size. · Un hash criptográfico produce un ____ de tamaño fijo a partir de una entrada de cualquier tamaño.
The same input always gives the same digest, a small change gives a completely different one, and the input cannot be recovered from it. · La misma entrada siempre da el mismo digest, un cambio pequeño da uno completamente diferente, y la entrada no se puede recuperar de él.
Worked example: why hash a password instead of encrypting it
- A website stores users' passwords as hashes rather than as encrypted text. Explain why.
- Encryption is reversible: a key exists somewhere that turns the stored value back into the password, and an attacker who obtains the database may also obtain the key.
- Hashing is one-way, so a stolen database of digests does not yield the passwords, and even the site's own staff cannot read them.
- Login still works because the system hashes what the user typed and compares digests, never the passwords themselves.
Ejemplo resuelto: por qué hashear una contraseña en lugar de cifrarla
- Un sitio web almacena las contraseñas de los usuarios como hashes en lugar de como texto cifrado. Explica por qué.
- El cifrado es reversible: existe una clave en algún lugar que convierte el valor almacenado de nuevo en la contraseña, y un atacante que obtenga la base de datos también podría obtener la clave.
- El hashing es de una sola vía, por lo que una base de datos robada de digests no revela las contraseñas, e incluso el propio personal del sitio no puede leerlas.
- El inicio de sesión sigue funcionando porque el sistema hashea lo que el usuario escribió y compara digests, nunca las propias contraseñas.
Hashing and the avalanche effect · Hashing y el efecto avalancha
A hash is one-way: easy to compute, practically impossible to reverse. A tiny change in the input flips a large, unpredictable part of the output — the avalanche effect that makes hashes good for passwords. · Un hash es unidireccional: fácil de calcular, prácticamente imposible de revertir. Un cambio mínimo en la entrada invierte una parte grande e impredecible de la salida — el efecto avalancha que hace que los hashes sean buenos para contraseñas.
A cryptographic hash is one-way (you cannot recover the input from the digest) and shows the avalanche effect — a tiny change in the input flips a large, unpredictable part of the output. · Un hash criptográfico es unidireccional (no puedes recuperar la entrada del digest) y muestra el efecto avalancha: un cambio mínimo en la entrada invierte una parte grande e impredecible de la salida.
One-wayness plus avalanche is what makes hashes good for storing passwords and checking integrity. · La unidireccionalidad más el efecto avalancha es lo que hace que los hashes sean buenos para almacenar contraseñas y verificar integridad.
Why store passwords as hashes rather than encrypted? Select all · todos that apply. · ¿Por qué almacenar contraseñas como hashes en lugar de cifradas? Selecciona todas las que apliquen.
A fixed-size digest may indeed be shorter, but that is not the security reason. Irreversibility is. · Un digest de tamaño fijo puede ser efectivamente más corto, pero esa no es la razón de seguridad. Es la irreversibilidad.
Marks that slip away
- To send someone a confidential message you use their public key, not yours. Say whose key at every step.
- Symmetric's weakness is key distribution; asymmetric's weakness is speed. The hybrid uses each to cover the other's.
- Hashing is one-way and is not encryption: there is no key and nothing to decrypt.
- Encryption protects confidentiality only. It does not stop interception, deletion, or a message being altered undetectably: for that you need a hash.
Errores comunes
- Para enviar un mensaje confidencial a alguien, usas su clave pública, no la tuya. Di cuya clave se usa en cada paso.
- La debilidad del simétrico es la distribución de claves; la del asimétrico es la velocidad. El híbrido usa cada uno para cubrir la debilidad del otro.
- El hashing es de una sola vía y no es cifrado: no hay clave ni nada que descifrar.
- El cifrado solo protege la confidencialidad. No impide la interceptación, la eliminación o que un mensaje sea alterado sin ser detectado: para eso necesitas un hash.
You've got it
- encryption turns plaintext into ciphertext with a key and protects confidentiality only; the strength is in the key, not in hiding the algorithm
- symmetric: one shared key, fast, good for bulk data, weak on key distribution · asymmetric: a public key to encrypt and a private key to decrypt, needs no prior exchange, but slow
- the hybrid used by HTTPS and SSH sends a random session key encrypted asymmetrically, then carries the data symmetrically
- a cryptographic hash makes a fixed-size digest, is one-way, and is used for passwords and integrity checks
Lo tienes
- El cifrado convierte el texto claro en texto cifrado con una clave y solo protege la confidencialidad; la seguridad está en la clave, no en ocultar el algoritmo.
- Simétrico: una clave compartida, rápido, bueno para grandes volúmenes de datos, débil en la distribución de claves · Asimétrico: una clave pública para cifrar y una clave privada para descifrar, no necesita intercambio previo, pero es lento.
- El híbrido usado por HTTPS y SSH envía una clave de sesión aleatoria cifrada asimétricamente, luego transporta los datos simétricamente.
- Un hash criptográfico produce un digest de tamaño fijo, es de una sola vía, y se usa para contraseñas y comprobaciones de integridad.