Programa del Curso
Información General
Duración
16 horas (curso intensivo de una semana)
Nivel
Introductorio (conocimientos básicos de criptografía recomendados)
Enfoque
Equilibrio entre teoría y práctica
Evaluación
Ejercicios prácticos y proyecto final
Descripción del Curso
Este curso introductorio de Criptografía Post-Cuántica (PQC) está diseñado para proporcionar a los estudiantes una comprensión clara de los fundamentos, desafíos y soluciones en este campo emergente. Con la llegada de la computación cuántica, muchos de los algoritmos criptográficos actuales se volverán vulnerables, creando una necesidad urgente de alternativas resistentes a ataques cuánticos.
A lo largo del curso, los estudiantes explorarán los principios matemáticos detrás de los algoritmos post-cuánticos, analizarán los estándares emergentes del NIST, y obtendrán experiencia práctica implementando y evaluando soluciones criptográficas resistentes a ataques cuánticos.
El curso mantiene un equilibrio entre claridad conceptual y contenido técnico, haciéndolo accesible para estudiantes con conocimientos básicos de criptografía, mientras proporciona suficiente profundidad para comprender las complejidades del campo.
Objetivos de Aprendizaje
- Comprender los fundamentos de la criptografía moderna y sus vulnerabilidades ante la computación cuántica
- Explorar los principios matemáticos detrás de los algoritmos post-cuánticos
- Analizar los estándares emergentes de criptografía post-cuántica
- Implementar y evaluar soluciones criptográficas resistentes a ataques cuánticos
- Examinar casos de uso prácticos y estrategias de migración
Contenido del Curso
Tema 1: Fundamentos de Criptografía Moderna
- Revisión de criptografía simétrica (AES, ChaCha20)
- Revisión de criptografía asimétrica (RSA, ECC)
- Funciones hash y firmas digitales
- Algoritmos cuánticos de Shor y Grover
- Impacto de la computación cuántica en la criptografía actual
Duración: 2 horas
Actividades: Análisis de vulnerabilidades, simulación del algoritmo de Shor
Tema 2: Infraestructura de Seguridad en Internet
- Infraestructura de clave pública (PKI)
- TLS/SSL y protocolos de seguridad
- Certificados digitales y autoridades de certificación
- Impacto de la computación cuántica en la infraestructura actual
- Desafíos de la transición a PQC
Duración: 2 horas
Actividades: Análisis de protocolos, evaluación de riesgos
Tema 3: Fundamentos de Criptografía Post-Cuántica
- Introducción a problemas matemáticos resistentes a ataques cuánticos
- Criptografía basada en retículos (problemas LWE, RLWE)
- Criptografía basada en códigos
- Criptografía basada en isogenias
- Criptografía multivariable
- Criptografía basada en hash
Duración: 4 horas
Actividades: Ejercicios matemáticos, implementaciones básicas
Tema 4: Estandarización de Criptografía Post-Cuántica
- Proceso de estandarización del NIST
- ML-KEM (CRYSTALS-Kyber): Mecanismo de encapsulamiento de claves
- ML-DSA (CRYSTALS-Dilithium): Firma digital
- SLH-DSA (SPHINCS+): Firma digital basada en hash
- Otros finalistas y alternativas
- Estándares FIPS 203, 204 y 205
Duración: 3 horas
Actividades: Implementación de ML-KEM y ML-DSA
Tema 5: Implementaciones, Consideraciones y Desafíos
- Estrategias de migración a PQC
- Criptografía híbrida (combinación de algoritmos clásicos y post-cuánticos)
- Consideraciones de rendimiento y tamaño
- Implementaciones en hardware y software
- Desafíos en dispositivos con recursos limitados (IoT)
- Casos de uso y aplicaciones prácticas
Duración: 3 horas
Actividades: Implementación de criptografía híbrida, análisis de rendimiento
Tema 6: Distribución Cuántica de Claves (QKD)
- Principios de la distribución cuántica de claves
- Protocolo BB84 y variantes
- Implementaciones prácticas de QKD
- Limitaciones y desafíos de QKD
- Comparación entre QKD y PQC
- El futuro de la criptografía cuántica
Duración: 2 horas
Actividades: Simulación del protocolo BB84
Metodología
El curso combina diferentes metodologías para facilitar el aprendizaje:
- Clases teóricas: Presentación de conceptos fundamentales y principios matemáticos
- Demostraciones prácticas: Implementación de algoritmos y protocolos
- Laboratorios guiados: Ejercicios prácticos con guías paso a paso
- Discusiones: Análisis de casos de uso y consideraciones de implementación
- Proyecto final: Implementación de una solución criptográfica post-cuántica
Evaluación
La evaluación del curso se basa en los siguientes componentes:
- Participación en clase: 10%
- Ejercicios prácticos: 40%
- Proyecto final: 50%
El proyecto final consistirá en la implementación de una solución criptográfica post-cuántica para un caso de uso específico, incluyendo documentación y análisis de seguridad.
Requisitos Previos
Para aprovechar al máximo este curso, se recomienda que los estudiantes tengan:
- Conocimientos básicos de criptografía (simétrica, asimétrica, funciones hash)
- Familiaridad con conceptos matemáticos (álgebra lineal, teoría de números)
- Experiencia básica en programación (preferiblemente Python)
No se requieren conocimientos previos de mecánica cuántica o computación cuántica.