La guía definitiva para PKI

La infraestructura de clave pública incluye las políticas, las funciones, el hardware, el software y los procedimientos necesarios para crear, administrar, distribuir, usar, almacenar y revocar certificados digitales. Un certificado digital funciona como un pasaporte o una licencia de conducir, ya que acredita su identidad y ofrece ciertas prestaciones.

El objetivo de una PKI es facilitar la transferencia electrónica segura de información para una serie de actividades en red como el comercio electrónico, la banca por Internet y el correo electrónico confidencial. Es un sistema que permite a usuarios y máquinas intercambiar datos de forma segura a través de Internet y verificar la identidad de la otra parte.

Por ejemplo, cuando se conecta a su cuenta bancaria en línea, PKI cifra la conexión y garantiza que su información confidencial permanezca privada y segura. De este modo, podrá introducir sus credenciales de forma segura y acceder a su cuenta con la seguridad de que no está interactuando con un sitio web ilegítimo.

Componentes de PKI

La infraestructura de clave pública no es una tecnología única, sino una combinación de varias partes esenciales. Juntos, proporcionan las tecnologías y los procesos para gestionar el cifrado, proteger los datos y asegurar la comunicación a escala.

A un alto nivel, PKI incluye:

• Claves de PKI: Un par de claves que permite el cifrado, un proceso de ocultación de datos para impedir que otras personas diferentes al destinatario previsto puedan leerlos. En criptografía, a cada clave pública le corresponde una clave privada. La clave pública se distribuye libre y abiertamente, mientras que la privada es secreta para el propietario.
• Certificados digitales: Credenciales electrónicas que vinculan la identidad del titular del certificado a un par de claves que pueden utilizarse para cifrar y firmar información. 
• Autoridad de certificados (CA): Una entidad de confianza que emite certificados digitales. 
• Autoridad de registro (RA): Se encarga de aceptar las solicitudes de certificados y autenticar a la persona u organización que las presenta.
• Repositorios de certificados: Ubicaciones seguras donde se almacenan los certificados y pueden recuperarse para su validación.
• Software de gestión centralizada: Un panel en el que las organizaciones pueden gestionar sus claves criptográficas y certificados digitales.
• Módulo de seguridad de hardware (HSM): Dispositivos físicos que proporcionan un entorno seguro para realizar operaciones criptográficas y almacenar/gestionar claves digitales.

Muchos de estos componentes están disponibles a través de proveedores integrales de PKI. Por ejemplo, Entrust PKI es una solución líder en el sector que las organizaciones utilizan para mantener a las personas, los sistemas y los recursos conectados de forma segura. Como oferta flexible, está disponible en las instalaciones, en la nube y como servicio de PKI administrada.

Saber cómo funciona la PKI puede ayudarlo a entender por qué es esencial y cómo su organización puede maximizar sus capacidades. A continuación, un análisis más detallado de cada componente:

Criptografía y cifrado

Aunque están relacionados, estos términos no son intercambiables. La criptografía es la ciencia que trata de proteger las comunicaciones mediante códigos, mientras que el cifrado es un subconjunto de la criptografía que lo hace mediante algoritmos matemáticos. Ambos ofuscan la información sensible, haciéndola ilegible para entidades no autorizadas.

Los algoritmos de cifrado se dividen en dos categorías:

• Cifrado simétrico: Este método utiliza la misma clave criptográfica para cifrar (asegurar) y descifrar (desbloquear) datos. A pesar de su simplicidad, es como poner todos los huevos en la misma cesta: cualquiera que ponga en peligro la clave puede acceder a lo que esté protegiendo.
• Cifrado asimétrico: En cambio, el cifrado asimétrico se utiliza en toda la PKI, de ahí que también se llame «criptografía de clave pública». Este método utiliza un par de claves vinculadas matemáticamente para gestionar por separado el cifrado y el descifrado. Dado que la clave privada permite el acceso, solo la conoce la entidad que recibe el mensaje protegido.

Supongamos que quiere enviar un mensaje confidencial a John. Cifra el mensaje utilizando la clave pública de John, que está disponible para cualquiera. Esto garantiza que solo la clave privada de John, que él mantiene segura, pueda descifrar el mensaje. Esta configuración impide que cualquier otra persona, incluidos posibles atacantes, pueda leer el contenido.

Pero ¿cómo sabe que la clave pública que ha recibido pertenece a quien cree que pertenece? Sin autenticación, corre el riesgo de ser víctima de un ataque de intermediario (man-in-the-middle, MITM). Es cuando un impostor utiliza una clave pública para interceptar y alterar las comunicaciones con fines nefastos, como la obtención de datos.

Afortunadamente, ahí es donde entran en juego los certificados digitales.

Certificados digitales

Un certificado digital, a veces denominado «certificado de clave pública», es un documento electrónico utilizado para identificar al propietario de una clave pública. Esto permite al destinatario confirmar que la clave procede de una fuente legítima, mitigando el riesgo de un ataque MITM. 

Los certificados suelen incluir:

• Información identificable, como el nombre del titular del certificado, el número de serie del certificado y su fecha de caducidad.
• Una copia de la clave pública.
• La firma digital de la CA emisora como prueba de autenticidad.

Autoridades de certificación

Una autoridad de certificado, o autoridad de certificación, es una organización externa de confianza que crea y emite certificados digitales. En el caso de las CA públicas, también son responsables de verificar y validar las identidades de los titulares de certificados, lo que las convierte en parte integrante de la infraestructura de clave pública.

Todas las CA deben mantener una «lista de revocación de certificados». En resumen, documenta todos los certificados revocados por una CA de confianza antes de su fecha de caducidad prevista, identificando aquellos en los que ya no se debe confiar.

En términos generales, existen dos tipos de CA:

• CA raíz: El tipo de CA más fiable en la jerarquía PKI. Un certificado de CA raíz está autofirmado, lo que significa que está autenticado por su propia firma digital. Estas CA constituyen la base de la confianza, ya que sus certificados se utilizan para crear, firmar y emitir certificados a CA subordinadas o directamente a entidades finales.
• CA subordinada: Una organización certificada por una CA Raíz o una subordinada situada más arriba en la cadena. Los certificados emitidos por una CA subordinada llevan la firma de la CA raíz, por lo que heredan la confianza. Cada certificado de la cadena es responsable de certificar la autenticidad del siguiente, creando una ruta de confianza continua y fiable de arriba abajo.

¿Cómo crean las CA los certificados digitales? El proceso básico funciona así:

1. Generación de claves: Un usuario genera un par de claves.
2. Solicitud de certificado: El usuario envía una solicitud de firma de certificado (CSR) a una CA, incluida su clave pública e información identificativa.
3. Verificación: La CA valida la identidad del usuario, a menudo con la ayuda de una RA. 
4. Emisión de certificado: Una vez verificado, la CA emite un certificado digital que contiene la clave pública del usuario y otros datos de identificación. Este certificado también está firmado por la clave privada de la CA, creando una firma digital.
5. Uso del certificado: En las comunicaciones seguras, el remitente puede cifrar el mensaje utilizando la clave pública del destinatario. Al recibirlo, el destinatario puede descifrar el mensaje utilizando su clave privada.

Sistemas de gestión de certificados

Los sistemas de gestión de certificados son soluciones informáticas que facilitan todos los aspectos del ciclo de vida de los certificados. Desde la inscripción y emisión de certificados hasta su distribución, revocación y renovación, utilizan la automatización para agilizar los procesos y garantizar que los activos criptográficos se gestionan adecuadamente.

Por ejemplo, algunas soluciones mantienen registros detallados de todas las actividades relacionadas, lo que ayuda a cumplir los requisitos normativos y las auditorías internas. Al centralizar la gestión a través de una única fuente de verdad, las organizaciones reducen el riesgo de certificados mal gestionados y mejoran la protección de datos.

Módulos de seguridad hardware

Por último, los HSM desempeñan un papel fundamental en la arquitectura de seguridad de la PKI. En términos básicos, son dispositivos físicos diseñados para proteger los procesos criptográficos mediante la generación, el almacenamiento y la manipulación de claves en un entorno reforzado y a prueba de manipulaciones.

Tomemos como ejemplo la generación de claves. Un módulo de seguridad de hardware puede crear un par de claves utilizando generadores de números aleatorios de alta calidad, cruciales para mantener la solidez y la integridad de los sistemas criptográficos. Como las claves nunca salen del dispositivo en forma de texto plano, su exposición a posibles vulnerabilidades se reduce al mínimo.

Asimismo, una de las principales funciones de un HSM es el almacenamiento de claves privadas. Mantenerlos en un entorno de hardware los protege de ser extraídos o comprometidos por entidades no autorizadas.

Quizá la mejor manera de entender por qué es importante la PKI sea poner en perspectiva sus casos de uso. He aquí algunas de las formas más significativas en que las organizaciones aprovechan la PKI en su beneficio:

1. Comunicación segura

PKI es una piedra angular para proteger diversas formas de comunicación digital, como el correo electrónico, los servicios de mensajería, etc. No solo salvaguarda estos canales, sino que también los hace más fiables para todas las partes implicadas: consumidores, socios, empleados, ciudadanos, etc.

2. Autenticación y control de acceso

PKI proporciona mecanismos de autenticación sólidos para los usuarios que acceden a sistemas, redes o servicios en línea. Los certificados pueden servir como forma de identificación digital segura, garantizando que el acceso solo se concede a usuarios verificados.

Estas capacidades hacen que la PKI sea especialmente útil para las organizaciones que aplican un modelo de seguridad Zero Trust. Zero Trust funciona según el principio de «Nunca confíes, siempre verifica», que requiere una autenticación continua para confirmar cada usuario y dispositivo que accede a los recursos, independientemente de su ubicación.

Además, este enfoque es rentable. Según el estudio de Forrester, la seguridad Zero Trust puede amplificar los resultados empresariales al tiempo que mejora la experiencia del usuario.

3. Navegación por Internet segura

Muchos aspectos de la PKI son muy relevantes para la navegación por Internet y las transacciones en línea. Con los protocolos Secure Sockets Layer (SSL) y Transport Layer Security (TLS), los navegadores utilizan certificados digitales para autenticar sitios web y establecer conexiones cifradas. Más sencillamente, informan a los usuarios finales de que están accediendo a un dominio de confianza.

Los certificados TLS/SSL garantizan la privacidad de toda la información transferida entre el servidor web y el navegador. Los sitios web y servidores que carecen de certificados son susceptibles de sufrir ataques y corren el riesgo de que datos sensibles caigan en manos equivocadas.

4. Firma de documentos y sellado de tiempo

Las firmas digitales con tecnología PKI verifican la autenticidad e integridad de los documentos electrónicos. Esto es esencial para el papeleo legal, los contratos y otros registros en los que se requiere una prueba de originalidad y consentimiento.

Y lo que es más importante, los certificados de firma de documentos sirven para tres propósitos fundamentales: 

• Autenticidad: El certificado confirma que el documento ha sido firmado por la persona o entidad que posee la clave privada correspondiente a la clave pública del certificado.
• Integridad: Cualquier alteración del documento una vez firmado invalida la firma digital. Esto garantiza que el documento recibido es exactamente el que el firmante tenía intención de enviar, sin ninguna modificación.
• No repudio: El firmante no puede negar la autenticidad de su firma en un documento, ya que la firma digital y el certificado asociado proporcionan pruebas sólidas de la identidad del firmante y de su acuerdo con el contenido del documento en el momento de la firma.

5. Firma de código

Los desarrolladores de software utilizan los certificados de firma de código para autenticar sus scripts. De este modo, los usuarios finales pueden verificar que el software que descargan no ha sido alterado. Esto ayuda a proteger contra el malware, mantener la integridad del software y fomentar la confianza de los consumidores.

6. Internet de las cosas (IoT)

Con la proliferación de dispositivos conectados, las máquinas tienden a superar en número a los usuarios humanos. Estos dispositivos, como los sensores que recogen, almacenan y transmiten datos a otras máquinas, son potencialmente vulnerables a las ciberamenazas. Pero, con tantas cosas que gestionar, la seguridad del IoT se ha vuelto cada vez más difícil.

Al dotar a cada dispositivo de un certificado digital único, la PKI garantiza una autenticación sólida, verificando que los dispositivos que se comunican son realmente legítimos. Esto es crucial para evitar accesos no autorizados y filtraciones de datos.

Además, la PKI facilita las comunicaciones cifradas entre dispositivos, salvaguardando la transmisión de datos sensibles de escuchas y manipulaciones. Este enfoque integral de la seguridad es esencial para mantener la integridad y confidencialidad de los datos en ecosistemas IoT cada vez más complejos.

Estas son algunas de las mejores prácticas para sacar el máximo partido a su implementación de PKI:

• Utilizar almacenamiento de claves privadas: Implemente mecanismos sólidos para proteger las claves privadas, como el uso de HSM que ofrezcan protección física y lógica contra la manipulación y el acceso no autorizado.
• Practicar una rotación y renovación periódicas de las llaves: Las claves y los certificados no deben utilizarse indefinidamente. Establezca una rutina de rotación periódica de claves y renovación de certificados para mitigar los riesgos asociados a la exposición de claves y mejorar la seguridad. Asimismo, revoque los activos criptográficos cuando sea necesario, como si un empleado abandona la empresa o una clave privada se ve comprometida.
• Implementar esquemas de autenticación fuerte: Integre la autenticación multifactor (MFA) para mejorar la seguridad, especialmente para acceder a sistemas PKI y realizar operaciones sensibles como la emisión o revocación de certificados.
• Centralizar la administración de certificados y claves: Implemente herramientas y procesos para gestionar todo el ciclo de vida de los certificados, desde su emisión hasta su revocación o caducidad. Asegúrese de que estas herramientas faciliten el cumplimiento de las políticas PKI y las normas de seguridad.
• Crear políticas de copia de seguridad y recuperación de claves: Establezca y pruebe periódicamente los procedimientos de copia de seguridad y recuperación para confirmar que los componentes críticos de la PKI pueden recuperarse de forma rápida y segura tras una interrupción o un desastre.
• Mantener las políticas y procedimientos actualizados: Las políticas de certificación (CP) y las declaraciones de prácticas de certificación (CPS) son esenciales para la PKI. La CP es un documento exhaustivo que describe las diferentes clases de certificados emitidos por una autoridad de certificación y sus políticas aplicables. La CPS detalla el modo en que la CA aplica estas políticas desde el punto de vista técnico. Mantener actualizados estos documentos es fundamental para preservar la seguridad, la confianza y el cumplimiento de la legislación. Deben revisarse y modificarse periódicamente para adaptarse al panorama dinámico de la ciberseguridad, la tecnología y los cambios normativos.

Solo una solución de PKI integral puede lograr el objetivo de establecer y mantener un entorno de red fiable y, al mismo tiempo, proporcionar un sistema automático, transparente y fácil de usar. Afortunadamente, con Entrust obtendrá todo lo que necesita para triunfar.

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