Los tres estándares poscuánticos del NIST

El 13 de agosto de 2024 el NIST publicó tres estándares federales de procesamiento de información: FIPS 203, FIPS 204 y FIPS 205. El primero, ML-KEM (Module-Lattice-Based Key-Encapsulation Mechanism), sale de la propuesta CRYSTALS-Kyber y sirve para acordar una clave compartida. El segundo, ML-DSA, sale de CRYSTALS-Dilithium y sirve para firmar. El tercero, SLH-DSA, sale de SPHINCS+, también sirve para firmar y se apoya en funciones hash en lugar de retículos. Esto se puede contrastar en la página de cada FIPS en csrc.nist.gov.

Un mecanismo de encapsulación de claves no cifra los datos: produce una clave compartida entre dos partes, y esa clave se usa después con un algoritmo simétrico como AES. Es el mismo reparto de trabajo que hoy hace Diffie-Hellman con AES, solo que con otra matemática por debajo.

Los dos estándares de firma se diferencian por su base. ML-DSA se apoya en retículos, igual que ML-KEM, lo que lo hace compacto y rápido en comparación. El otro estándar de firma se apoya solo en funciones hash y no guarda estado entre firmas, de modo que su seguridad descansa en una hipótesis más conservadora, a cambio de firmas más grandes y más lentas. Tener las dos bases en el catálogo es una decisión de prudencia: si un día se encontrara un punto débil en los retículos, existe una alternativa construida sobre algo distinto.

Abre la tabla estandares y lee la columna base_matematica. Escribe el identificador FIPS del estándar de firma basado en funciones hash.

Para cada uso asimétrico hay que preguntarse qué función cumple, porque de eso depende qué estándar le corresponde. Un acuerdo de claves se sustituye con un mecanismo de encapsulación; una firma, con un algoritmo de firma. La tabla usos_a_sustituir lista los usos de Quillacinga con la función que cumple cada uno. Los usos simétricos y de hash de la lista (AES y Argon2id) no se migran a un estándar poscuántico.

El túnel IPsec entre sedes usa Diffie-Hellman del grupo 14 para acordar claves. Mira la fila correspondiente y decide qué estándar lo sustituye.

Los algoritmos poscuánticos son nuevos: llevan pocos años sometidos al análisis de la comunidad y su software todavía madura. Por eso, durante la transición, muchas implementaciones combinan un acuerdo de claves clásico con uno poscuántico, de forma que la clave resultante sea segura mientras lo sea al menos uno de los dos. Es el modo «híbrido». Cuesta algo más de ancho de banda y de cómputo, pero evita apostar toda la seguridad a un algoritmo joven y, a la vez, protege del riesgo de grabar hoy y descifrar mañana.

Además del estado de los tres estándares, el NIST ha anunciado otros trabajos: un estándar de firma basado en Falcon, previsto como FIPS 206, y la selección en marzo de 2025 de HQC como segundo mecanismo de encapsulación. Al verificar esta sala no estaban publicados como FIPS definitivos; el estado vigente se consulta en csrc.nist.gov antes de citarlos.