Consiste en un full backup (suponemos en 5 discos, etiquetas de la A a la E).
5 discos (A-E) → 16 días.
2(n-1), donde n es el número de discos.
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Sesión
Nivel de copia de seguridad
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1 (Incremental)
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A
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A
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A
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A
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2 (Diferencial)
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B
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B
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B
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3 (Diferencial)
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C
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C
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4 (Diferencial)
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D
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5 (Completo)
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E
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Beneficio:
Es mucho más simple de realizar el backup como hacer el restore, y hasta más económico que el GFS que utiliza
Desventajas:
Necesita medios de almacenamientos de gran capacidad, y en entornos automatizados, software especializado por esta metodología.
Backup incremental
Se copian los archivos que se han modificado desde la última copia de seguridad completa o diferencial realizada.
Soporte de almacenamientos remotos y extraíbles
Uno de los errores más habituales es utilizar el mismo soporte en el que se encuentran los datos para guardar las copias o ubicarlas en el mismo sitio donde se encuentran los equipos de los que hemos realizado las copias.
La finalidad de la copia de seguridad es poder recuperar los datos en caso de desastre. SI la copia se encuentra en el mismo disco o en una partición del mismo y se produce una avería física, no podremos recuperar los datos ni la copia de seguridad.
Las copias de seguridad se pueden guardar en diferentes soportes, en discos duros externos, en discos compactos, en DVD, en cintas, en memorias flash, en discos SSD, etc.
La realización de copias de seguridad en un lugar diferente a la ubicación original se llama Off-site Data Protection. Existen numerosas empresas especializadas en estos servicios, como http://www.perfectbackup.es.
Discos CD y DVD regrabables:
- Ofrecen un número muy limitado de escrituras.
- Después de varias decenas de escrituras, las grabaciones fallan y aparecen mensajes del tipo “el soporte es de sólo lectura”.
La cinta:
- Es uno de los soportes más antiguos que se siguen utilizando actualmente.
- Sus características principales son el gran volumen de almacenaje que permiten y su alta fiabilidad.
- Son más lentas que los discos duros convencionales, ya que el acceso a los datos es secuencial.
Las memorias de tipo flash:
- Pendrive, microSD, compactFlash y similares.
- No son recomendables, ya que se suelen estropear con facilidad debido a los golpes y a los altos voltajes que reciben en ocasiones accidentalmente, y además, tienen poca capacidad..
Los discos duros (o discos rígidos):
- Utilizan métodos de grabación basados en la imantación del soporte.
- Aunque han evolucionado rápidamente, esto solamente ha supuesto un incremento en la capacidad de estos, en el tiempo de acceso a los sectores y en la fiabilidad.
Soporte SSD (Soild State Drive):
- En la actualidad se empiezan a realizar copias de seguridad en soportes SSD.
- Desventaja: el precio, son muy caras, y su capacidad es limitada.
- Ventajas: Sobre los discos duros convencionales:
- No tienen elementos mecánicos, los que los hacen ser fiables frente a los discos duros tradicionales.
- El rendimiento es mayor y el tiempo de acceso de los SSD es bastante inferior a una milésima de segundo frente a las varias decenas de milésimas de segundos habituales de los discos duros tradicionales.
Restauración de copias de seguridad
Puntos de restauración
De la misma forma que realizamos copias de seguridad de los datos, hemos de realizar otros del sistema operativo, para restablecer su correcto funcionamiento lo más rápido posible y evitar la instalación del sistema operativo desde cero.
En el caso de sistemas operativos de la familia Microsoft, podemos intentar restablecer el sistema al estado que se encontraba antes de producirse el problema. La restauración permite borrar los archivos de un sistema a un estado anterior.
Por eso se tienen que crear y guardar puntos de restauración.
Para activarlo en windows 7:
- Abrir el panel de control.
- Pulsar en Sistema.
- Seleccionar protección del sistema en el panel izquierdo.
- Seleccionar la unidad de disco que se quiere activar la protección automática, configurar y seleccionar la configuración de restauración deseada.
Arrancada con la última configuración válida
En ocasiones la restauración del sistema no puede realizarse, o bien porque no se han creado puntos de restauración, o bien porque el sistema está demasiado degradado.
Si no podemos iniciar Windows, podremos utilizar la opción de inicio con la última configuración válida conocida.
En Windows, cuando se reinicia el equipo si se selecciona la tecla F8, aparece una nueva ventana donde muestra las opciones de inicio avanzadas.
Se tiene que seleccionar la última configuración válida conocida, posteriormente el equipo arrancará con normalidad.
Si esta opción no nos funciona, intentaremos restaurar el sistema desde los símbolos del sistema con el comando rstrui.exe.
En el caso que no podamos iniciar el equipo con las opciones anteriores, podemos probar la Reparación de inicio de Windows.
Permite solucionar algunos problemas, como la falta de archivos del sistema o bien archivos corruptos. Para hacerlo seguiremos estos pasos:
- Reiniciar el equipo.
- Presionar la tecla F8 en el arranque del sistema operativo para acceder al menú de opciones de inicio avanzadas.
- Seleccionar la 1a opción reparar equipo.
- Seleccionar la distribución del teclado.
- Seleccionar el nombre de usuario y la contraseña.
- En el menú de opciones de recuperación del sistema escoger reparación de inicio.
Recuperación automática del sistema
Si el sistema está tan degradado que no podemos arrancarlos ni en modo de errores y hemos realizado alguna copia de seguridad, podemos recuperarla con ASR (Automated System Recovery) en algún medio externo (DVD, disco duro, tarjeta SD, etc.) podemos recuperarlo.
Los pasos son los siguientes:
- Arrancar el ordenador con el CD original del sistema operativo.
- En los primeros momentos de la instalación pulsar F2 que nos avisará en la parte inferior.
- Seguir los pasos que nos soliciten.
- Comunicar quién es el medio y fichero de la copia.
Creación y restauración de imágenes
Con el propósito de hacer copias de seguridad del sistema (y así hacer la reinstalación más cómoda, sencilla y con menos tiempo) existen aplicaciones como Symantec Ghost y Acronis True Image, entre otros.
Criptografía
Introducción a la criptografía
El término criptografía proviene del griego:
krypto = oculto
graphos = escritura
Garantiza la confidencialidad de la información transmitida.
Definición de criptografía de l’IEC:
“Técnica de conversión de un texto o de unos datos en un mensaje incomprensible para la persona que no posee la cifra o la llave.”
Definición de Rubicon Labs:
“Ciencia que estudia la escritura oculta, es decir, aquella que enseña a diseñar códigos secretos y la operación inversa, para interpretar los mensajes cifrados.”
Historia de la criptografía
Escítala (Siglo V a.C.)
Los primeros mensajes cifrados son del siglo V a.C., donde los espartanos de la antigua Grecia utilizaban la escítala para ocultar comunicaciones.
Con este método, el emisor enrollaba una cinta sobre un palo y posteriormente se escribe el mensaje en forma longitudinal. Después, la cinta se desenrollaba del palo y era enviada al receptor del mensaje. Si este era interceptado por los enemigos, solamente obtendremos un conjunto de caracteres sin sentido. El receptor solamente podía interpretar el mensaje siempre y cuando tuviese un palo idéntico al cual se va utilizar para ocultar el mensaje (es decir, una vara con el mismo diámetro.
Polybios (segle II a.C.)
A mediados del siglo II a.C., los griegos desarrollaron otro método conocido con el nombre del historiador Polybios.
El cifrado consiste en sustituir cada letra del mensaje original por una pareja de letras o números que indican la fila y la columna donde se encuentra.
César (siglo I a.C.)
En el siglo I a.C. los romanos desarrollaron el cifrado de César.
El cifrado consiste en sustituir cada carácter por otro, resultado de desplazar 3 posiciones a la izquierda el carácter original del alfabeto utilizado volviendo a comenzar para la cola del abecedario cuando convenga.
Vigenère (segle XVI)
En el siglo XVI, Blaise de Vigenère, desarrolló la idea de León Battista Alberti (s.XV), a través de la cual utilizó 26 alfabetos cifrados, obteniendo cada uno de ellos comenzando con la siguiente letra de la anterior:
De esta manera el emisor podría cifrar la 1ª letra con el 5º alfabeto, la 2ª con el 10º, la 3ª con la 5ª, etc...
Para descifrar el mensaje, el receptor tiene que saber que linea de la tabla de Vigenère ha sido utilizada para codificar cada letra, por el que previamente se tienen que haber puesto de acuerdo. Esto se obtiene utilizando una palabra clave, que será necesario repetir tantas veces como haga falta hasta que se consiga la longitud total del texto a cifrar.
La ventaja de este método es que no se puede descifrar el mensaje oculto analizando las frecuencias de las letras ya que una misma letra se corresponde con diversas combinaciones diferentes.
Otra ventaja de este método es que se pueden utilizar innumerables llaves.
Otros cifrados
El cifrado de Alberti (uno de los primeros cifrados polialfabéticos).
Cifradores del siglo XIX
- El cifrador de Wheatstone.
Máquinas de cifrar del siglo XX
Clasificación de los métodos de criptografía
La clasificación según los métodos de criptografía sería:
- Sistemas de transposición: Consiste en descolocar el orden de las letras, sílabas o conjunto de letras. En función del número de transposiciones podemos clasificar los sistemas de transposición en:
- Sistemas de transposición simples: cuando el texto en claro solamente se somete a una transposición.
- Sistemas de transposición doble o múltiple: cuando se realiza una segunda transposición sobre el texto que ya había estado cifrado mediante transposición simple. Este método consigue más seguridad.
Sistemas de sustitución: Consiste en sustituir algunas letras del alfabeto para otras o por un conjunto de estas según el método. Según el tipo de substitución se clasifica en:
- Literal: se sustituyen letras por letras.
- Numéricas, se sustituyen por números.
- Esteganográfica: se sustituyen por signos o se oculta el mensaje detrás de una imágen, sonido, etc.
Criptografía simétrica y asimétrica
Hoy en día utilizamos básicamente dos métodos de cifrado.
- Cifrado Simétrico (o de clave privada), el cual utiliza la misma llave para el cifrado y descifrado.
- Cifrado asimétrico (o de clave pública), utiliza una pareja de llaves para el proceso de cifrado y descifrado.
Criptografía simétrica
Cifrado simétrico (o de clave privada), el cual utiliza la misma clave para el cifrado y el descifrado. Este cifrado se basa en un secreto compartido entre la entidad que cifra el mensaje y la que lo descifra.
El método de Vigenère es un claro ejemplo de criptografía simétrica.
Desventajas
El intercambio de claves, ya que si las personas se conocen y están físicamente en contacto es más o menos fácil comunicarse la clave a utilizar, pero si se encuentran separadas a miles de kilometros, o no se conocen, y han de utilizar el correo electrónico, el correo ordinario, una llamada telefónica, etc… todos son medios de comunicación inseguros, ya que cualquier intruso podría capturar la clave escogida.
La cantidad de claves que una persona ha de memorizar, ya que suponemos que una persona intercambia información confidencial con 50 personas diferentes, con cada una de ellas utiliza una llave diferente y cada cierto tiempo modifica estas llaves por seguridad. ¿Cuántas claves debería memorizar? Innumerables.
Criptografía asimétrica
El cifrado asimétrico (o de clave pública), consiste en que cada una de las partes involucradas en la comunicación segura tienen una pareja de claves para el proceso de cifrado y descifrado.
Una clave pública (para cifrar), que debería de intercambiar con cada una de las entidades con las que quiere comunicar mensajes secretos y otra clave privada (para descifrar), y que por lo tanto no se tienen que comunicar con nadie.
Para cifrar un mensaje, el emisor utilizará la clave pública del receptor y al mismo tiempo el receptor descifrará este mensaje haciendo uso de su clave privada.
Las llaves se generan al mismo tiempo y se encuentran relacionadas matemáticamente entre sí mediante funciones de un solo sentido.
Resulta prácticamente imposible descubrir la clave privada a partir de la pública.
En un sistema de cifrado con clave pública, los usuarios escogen una clave aleatoria que solamente ellos conocen (clave privada). A partir de esta clave, automáticamente se deduce un algoritmo (la clave pública). Los usuarios intercambian esta clave pública mediante un canal no seguro.
Cuando un usuario desee enviar un mensaje a otro usuario, solamente tiene que cifrar el mensaje que desee enviar utilizando la clave pública del receptor (que puede encontrar en un servidor de llaves). El receptor podrá descifrar el mensaje con su clave privada (que solamente conoce el). Este sistema se basa en una función que es fácil de calcular en una dirección y que matemáticamente resulta muy difícil de invertir sin la clave privada.
Algoritmos
Los algoritmos son los métodos que se utilizan para transformar el texto claro en el texto cifrado, como por ejemplo, el cifrado por sustitución del César.
Como podemos imaginar, hoy en día se utilizan varios algoritmos, algunos válidos para criptografía de clave privada y otros válidos para criptografía de clave pública.
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ALGORITMOS DE CLAVE PRIVADA
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ALGORITMOS DE CLAVE PÚBLICA
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Función de Hash
Son funciones que asocian a cada documento un número y que tienen la propiedad que conociendo el valor numérico, no se puede obtener el documento.
Estas son conocidas por el nombre de funciones de un solo sentido.
Las funciones hash han de cumplir los siguientes requisitos:
- Ha de ser muy difícil que dos documentos diferentes tengan el mismo hash.
- Ha de ser muy difícil, por no decir imposible, crear un documento a partir del valor de hash.
La forma de obtener el valor hash de un documento utilizará algoritmos complejos matemáticamente, por lo que así podamos cumplir las 2 especificaciones de la función hash.
Algunos de estos algoritmos son el MD5 y el SHA.
Las funciones Hash sirven para garantizar la integridad de los textos.
Por ejemplo, con el código ASCII podríamos generar una función hash:
- El código ASCII asigna un número a cada letra o signo de puntuación.
- Es una clave simétrica estándar internacional.
- La utilizan, por ejemplo, todos los ordenadores.
- Podemos sustituir cada letra de un texto por su código ASCII.
- Podemos utilizar los códigos ASCII de un texto para hacer cualquier cálculo.
- Aquí, cada tres caracteres, con sus códigos ASCII, se operan.
- Fórmula = (1r-2n)*3r
- La suma de los resultados es una función HASH que identifica perfectamente el texto.
Firma digital
La firma digital permite al receptor de un mensaje verificar la autenticidad del origen de la información y verificar que esta información no ha estado modificada desde su generación.
La firma digital ofrece el soporte para la autenticación y integración de los datos, así que el no repudio del origen, dado que el emisor del mensaje firmado digitalmente no puede argumentar que no lo es.
La firma digital está destinada al mismo propósito que una manuscrita. Aún así, una firma manuscrita es sencilla de falsificar mientras que la digital es imposible mientras no descubra la clave privada de quien firma.
La descripción del mecanismo de la firma electrónica es el siguiente:
- Se calcula un valor hash del documento, utilizando algún algoritmo como el SHA.
- Este valor hash se cifra utilizando la clave privada de nuestra pareja de claves pública-privada.
- El resultado de este valor es el que se conoce como firma digital del documento.
El proceso de comprobación de una firma digital:
- La firma se descifra utilizando la clave pública de la persona que firma, y con esto se obtiene el valor de resumen del documento.
- Se obtiene el valor resumen del documento utilizando el mismo algoritmo que en el proceso de cifrado, por ejemplo, el SHA.
- Por último, se comparan los dos valores resúmenes obtenidos en los dos procesos anteriores y si estos coinciden entonces la firma es válida, si estos dos valores son diferentes la firma será nula.
Certificado digital
El certificado digital es un documento que contiene información sobre una persona o entidad, guarda su nombre, su dirección, email… y una clave pública y una firma digital de un organismo de confianza (autoridad certificadora) que confirma que la clave pública que contiene el certificado pertenece al propietario del mismo. Esta última firma podríamos decir que es la más importante.
Existen multitud de formatos para los archivos que guardan los certificados digitales. El más extenso y utilizado en internet es el estándar conocido como X.509.
Campos de un certificado:
- Versión, número de serie.
- Algoritmo de firma (idéntico al algoritmo utilizado para firmar el paquete X.509.)
- Autoridad certificadora (emisor).
- El periodo de validez (válido desde y hasta…)
- El propietario de una clave (asunto).
- La firma digital de la autoridad certificadora.
PKI (Public Key Infrastructure)
PKI son las siglas de Public Key Infrastructure (infraestructura de clave pública), o lo que es lo mismo, todo lo necesario, para las comunicaciones seguras mediante el uso de certificados digitales y firmas digitales.
Las PKI están compuestas de:
- La autoridad de certificación (CA, Certification Authority), es la entidad de confianza encargada de emitir y revocar los certificados.
- La autoridad de registro (RA, Registration Authority), es la encargada de controlar la generación de certificados. Primero procesa las peticiones que hacen los usuarios, posteriormente comprueba la identidad de los usuarios exigiendo que les presenten la documentación oportuna que permita verificar la identidad de los mismos y por último solicita a la autoridad de certificación la expedición del certificado digital.
- Las autoridades de los repositorios donde se guardan los certificados emitidos y aquellos que han estado revocados por cualquier motivo y han dejado de ser válidos.
- Todo el software necesario para poder utilizar los certificados digitales.
- Política de seguridad definida por las comunicaciones.
En España para realizar numerosos trámites con las administraciones públicas por internet nos exigen el uso de un certificado digital que asegure nuestra identidad.
Este certificado emitido por la fábrica de la moneda y timbre, autoridad de certificación, que haciendo uso de numerosas oficinas de la administración pública (tresorias de la seguridad social, oficinas de la agencia tributaria) como autoridades de registro verifica que la persona que solicita el certificado es quien dice ser al presentar el documento nacional de identidad en estas oficinas.
Biblioteca JCE
El paquete JCE (Java Cryptography Extension) es una biblioteca que ofrece Java para poder ejecutar algoritmos de cifrado a nuestros programas.
El objetivo de JCE es ofrecer una capa de abstracción que permita integrar diferentes tipos de algoritmos criptográficos, de manera que el código sea muy parecido y que solamente dependa de unos pocos parámetros para llamar algunos métodos, independientemente del algoritmo escogido.
También está pensado para que pueda ser extendido para incluir nuevos algoritmos que se inventen en el futuro manteniendo una retrocompatibilidad de las aplicaciones. Hace falta tener en cuenta que el JCE no dispone de todos y cada uno de los algoritmos existentes a día de hoy.
Cifrado simétrico
Algoritmo AES
Es de cifrado simétrico, también conocido como de llave privada.
Actualmente existen diferentes algoritmos de cifrado simétrico en uso dentro del contexto de aplicaciones informáticas. Nosotros nos centraremos en el estudio del algoritmo AES (Advanced Encryption Standard), que es el que se considera más seguro y el estándar en algoritmos de cifrado desde el año 2002.
Antiguamente llamado Rijndael (pronunciado “Rain Doll” en inglés), y creado por dos criptógrafos belgas, Joan Daemen y Vincent Rijmen, que ganó su estatus estándar después de participar en un concurso muy exigente a nivel internacional el año 1997 al NIST (Instituto Nacional de Normas y tecnología).
La propuesta que presentaban, presentaba por primera vez una familia de cifradores con diferentes medidas de llaves y bloques.
Para el AES, el NIST seleccionó tres miembros de la família de Rijndael, cada uno con una mida de bloque de 128 bits, pero tres llaves diferentes: 128, 192 y 256 bits.
El AES se basa en un principio de diseño que se conoce como red de sustitución - permutación, como el nombre indica, combina ambos conceptos.
A diferencia de su predecesor DES, el AES no utiliza la red Fesitel (cifrador de bloques prácticamente idéntico por el proceso de cifrado y descifrado), sino que implementa una variante del cifrado Rijndael, que funciona con múltiples de 32 bits, con mín. 128 y máx. 256.
AES opera con columnas de bytes de 4x4, que indican el estado.
La llave que se utiliza especifica el número de repeticiones de las rondas (rondas de ahora en adelante) que se utilizan para convertir la entrada (llamada como ya sabéis “texto plano”) en la salida final (llamada “texto cifrado”).
El número de ciclos de repeticiones comentado son los siguientes:
- 10 ciclos de repetición por las llaves de 128 bits.
- 12 ciclos de repetición por las llaves de 192 bits.
- 14 ciclos de repetición por las llaves de 256 bits.
Cada “round” consiste en varios pasos de procesado, conteniendo cada uno de ellos a la misma vez en varias partes, incluyendo uno que depende directamente de la propia llave de encriptación.
Lógicamente, para transformar el texto cifrado de nuevo al texto plano original se hará utilizando la misma llave de encriptación, también se aplica un nuevo conjunto de rounds.
- KeyExpansion: se obtienen las llaves de las rondas con el esquema de llaves de Rijndael.
- InitialRound:
- AddRoundKey - Cada byte del estado es combinado con un bloque de la llave utilizando el operador lógico XOR.
Rondas:
- SubBytes - Se realiza una substitución no lineal donde cada byte es substituido por otro, de acuerdo con una tabla de búsqueda.
- ShiftRows - Se realiza una transposición donde cada fila del estado está rotada de manera cíclica un número determinado de veces.
- MixColumns - Operación de mezcla que opera a las columnas del estado, combinando los cuatro bytes en cada columna utilizando una transformación lineal.
- AddRoundKey - Cada byte del estado se combina con la llave round. Cada llave round se deriva de la clave de cifrado utilizando una iteración de la llave.
Etapa final.
- SubBytes - Se realiza la sustitución no lineal donde cada byte es substituido por otro, de acuerdo con una tabla de búsqueda.
- ShiftRows - Se realiza una transposición donde cada fila del estado está rotada de manera cíclica un número determinado de veces.
- AddRoundKey - Cada byte del estado es combinado con la llave round, cada llave round se deriva de la llave de cifrado utilizando una iteración de la llave.
Seguridad
El diseño y la robustez de todas las longitudes de clave del algoritmo AES (128, 192 y 256) han sido declaradas suficientes como para proteger información clasificada a nivel de “secreto”.
La información “TOP SECRET” requiere el uso de claves de longitud mínima 192 o 256. La implementación del AES en productos pretende proteger sistemas de seguridad nacional y/o información que ha de ser revisada y certificada por la NSA previa adquisición y uso. AES tiene 10 rondas por las claves de 128 bits, 12 rondas para las claves de 192 bits, y 14 rondas para las claves de 256 bits.
Los mejores ataques para este cifrador se encuentran alrededor de 7 rondas por las 128, 8 rondas para las de 192 y 9 para las de 256.
Otros algoritmos de cifrado simétrico que aún están en uso son, por ejemplo, el anterior estándar: DES (Data Encryption Standard), o el TripleDES.
Como las modificaciones de código que hacen falta para poder usar un algoritmo o otro mediante JCE son mínimas, si nos centramos en uno de ellos ya podemos entender como funciona.
Vamos a ver con partes de código como trabajar con esto…
Antes de plantearse la ejecución de un algoritmo de cifrado, primero hace falta una condición indispensable: decidir quién será la clave mediante la cual es protegida la información.
Por lo tanto, esto es el primer paso a resolver. Todos los que tengan acceso a esta clave será capaz de generar datos cifrados y de descifrarlas posteriormente.
