UNNE-1B
Universidad Nebrija · AMSAT-EA
De Julio César a los satélites modernos — el arte de proteger la información en el espacio
La criptografía (del griego kryptós = oculto + graphía = escritura) es la ciencia de transformar información para que solo quien tenga la clave pueda leerla. Pero va mucho más allá de ocultar mensajes: garantiza cuatro propiedades fundamentales de las comunicaciones seguras.
Las señales de radio se propagan en todas direcciones: cualquiera con una antena puede interceptarlas. Sin criptografía, cualquiera podría leer la telemetría, falsificar comandos o modificar los datos científicos del satélite.
Julio César usaba un desplazamiento simple de letras para sus comunicaciones militares. Con desplazamiento 3: A→D, B→E, Z→C. Es el "Hola Mundo" de la criptografía y el sistema más antiguo conocido.
Solo 25 claves posibles. Un ordenador las prueba todas en microsegundos. Era seguro solo porque los enemigos no sabían que existía el concepto de cifrado.
La máquina Enigma alemana tenía más de 1023 configuraciones posibles. Su ruptura por Alan Turing en Bletchley Park, usando los primeros ordenadores, acortó la guerra varios años y es el nacimiento de la informática moderna.
Rivest, Shamir y Adleman inventaron el primer sistema de clave pública práctico. Se basa en que multiplicar dos primos enormes es trivial, pero factorizar el resultado llevaría millones de años incluso para los ordenadores más potentes.
El Advanced Encryption Standard es el estándar mundial de cifrado simétrico. Lo usa tu banco, tu WhatsApp, el HTTPS de esta web y los satélites militares. Con clave de 256 bits, probar todas las combinaciones tardaría más que la edad del universo.
Escribe cualquier mensaje y experimenta con el cifrado más antiguo de la historia. El desplazamiento es la "clave". ROT-13 (desplazamiento 13) es su propio inverso.
Emisor y receptor comparten la misma clave secreta. Es muy rápida y eficiente para cifrar grandes volúmenes de datos. El reto está en cómo intercambiar la clave de forma segura.
Cada usuario tiene dos claves matemáticamente relacionadas: una pública (que puede compartir con todo el mundo) y una privada (que guarda en secreto). Lo que se cifra con una solo lo puede descifrar la otra.
Los comandos enviados a UReSat-1 van firmados digitalmente con ECC. El satélite verifica la firma con la clave pública almacenada en su memoria. Si la firma no es válida, el comando se ignora.
Una función hash convierte cualquier cantidad de datos en una cadena de longitud fija. Es una operación de un solo sentido: fácil de calcular, prácticamente imposible de revertir. Cambia un solo bit y el hash cambia completamente (avalanche effect).
La criptografía moderna combina asimétrica y simétrica: usa la asimétrica (lenta) solo para intercambiar una clave de sesión, y luego la simétrica (rápida) para cifrar los datos. Así funciona HTTPS, TLS, y así funciona la seguridad de las comunicaciones satelitales.
La estación tierra y el satélite intercambian sus claves públicas y acuerdan una clave de sesión AES usando Diffie-Hellman.
Toda la comunicación posterior usa AES-256 con la clave de sesión. Muy rápido y seguro.
Cada comando lleva una firma ECC con la clave privada del operador. El satélite verifica la firma antes de ejecutar nada.
Los satélites presentan desafíos criptográficos que no existen en las comunicaciones terrestres: