https://doi.org/10.37815/rte.v36n2.1188
ArtÃculos originales
Aplicación de Ciberseguridad cuántica en la seguridad de puertos =
de
comunicación de la IoT
Application of Quantum Cybersecurity in the security of IoT
communication ports
Christian
Vera Estrada
1Uni=
versidad
Tecnológica Empresarial de Guayaquil, Guay=
aquil,
Ecuador
Enviado:Â Â Â Â Â Â Â Â 2024/06/23<=
span
style=3D'font-size:10.0pt;font-family:"Segoe UI",sans-serif;mso-ansi-langua=
ge:
ES-MX'>
Aceptado:Â Â Â Â Â Â 2024/10/29
Publicado:
    2024/12/30
Resumen
La criptografÃa cuántica, fundamentada en los
principios de la mecánica cuántica, como la superposición y el entrelaza=
do
cuántico, representa un avance significativo en la mejora de la seguridad =
de
las comunicaciones. Métodos como la Distribución de Claves Cuánticas (QK=
D)
ofrecen un cifrado que, en teorÃa, es irrompible, brindando una protección
robusta contra las amenazas cibernéticas. No obstante, la llegada de la
computación cuántica introduce desafÃos para los algoritmos criptográfi=
cos
convencionales, como RSA, y demanda el desarrollo de nuevas estrategias de
cifrado, incluyendo métodos post-cuánticos. La integración del cifrado c=
uántico
en el Internet de las Cosas (IoT) promete elevar significativamente los niv=
eles
de seguridad. Sin embargo, es fundamental adaptar estos métodos a las
limitaciones de los dispositivos con recursos restringidos. A medida que la
computación cuántica avanza, su papel en la protección de datos y
comunicaciones será crucial, aunque la implementación de estos sistemas e=
nfrentará
retos relacionados con el costo y la complejidad. En el ámbito de la
comunicación industrial, la selección del protocolo adecuado es esencial =
para
la integración y operación eficiente de los sistemas automatizados. Los
protocolos industriales más comunes, como AMQP, CoAP, DDS, HTTP, MQTT, OPC=
y
XMPP, presentan variaciones significativas en aspectos como tipo de
comunicación, seguridad, latencia, uso de recursos y fiabilidad. Cada prot=
ocolo
presenta desafÃos especÃficos, incluyendo vulnerabilidades de seguridad y
problemas relacionados con la latencia o el uso de recursos, lo que influye=
en
su idoneidad para aplicaciones en tiempo real y crÃticas.
Sumario: Introducción,
Materiales y Métodos, MetodologÃa Aplicada, Resultados y Discusión,
Conclusiones. Como citar=
: Vera,
C. (2024). Aplicación de Ciberseguridad cuántica en la seguridad de
puertos de comunicación de la IoT. Revista Tecnológica - Espol, 3=
6(2), 135-157. https://rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/1188=
=
Palabras clav=
e: Ciberseguridad, Internet de las cosas (IoT),=
ciberseguridad
cuántica, cifrado y descifrado, clave pública y privada, seguridad de red,
dirección IP.
Abstract
Quantum cryptography, grounded=
in
principles of quantum mechanics such as superposition and quantum entanglem=
ent,
represents a significant advancement in enhancing communications security.
Methods like Quantum Key Distribution (QKD) offer encryption that is
theoretically unbreakable, providing robust protection against cyber threat=
s.
However, the advent of quantum computing introduces challenges for conventi=
onal
cryptographic algorithms, such as RSA and demands the development of new
encryption strategies, including post-quantum methods. Integrating quantum
encryption into the Internet of Things (IoT) promises to significantly enha=
nce
security levels. However, it is crucial to adapt these methods to the
limitations of devices with restricted resources. As quantum computing
advances, its role in data and communication protection will be crucial, th=
ough
implementing these systems will face challenges related to cost and complex=
ity.
In the realm of industrial communications, selecting the appropriate protoc=
ol
is essential for the efficient integration and operation of automated syste=
ms.
Common industrial protocols, such as AMQP, CoAP, DDS, HTTP, MQTT, OPC, and
XMPP, exhibit significant variations in aspects such as communication types,
security, latency, resource usage, and reliability. Each protocol presents
specific challenges, including security vulnerabilities and issues related =
to
latency or resource usage, affecting its suitability for real-time and crit=
ical
applications.
Introducción
La ciberseguridad  cuántica y la Internet de las cosas= (IoT) emergen como pilares fundamentales en la incesante evolución del panorama tecnológico contemporáneo. En un mundo cada vez más interconectado, dond= e la digitalización permea todos los aspectos de nuestra vida, la seguridad cibernética se erige como un baluarte crucial. La protección de datos y sistemas se ha convertido en una prioridad ineludible, dada la creciente amenaza de ataques cibernéticos sofisticados y la expansión exponencial de dispositivos conectados (Martinez, H., & White, N., 2021).
En este contexto, se explora deteni= damente dos áreas que están en la vanguardia de la innovación en ciberseguridad:= la ciberseguridad cuántica, que aprovecha los principios de la mecánica cuá= ntica para garantizar una seguridad incomparable, y la Internet de las cosas, un entramado interconectado de dispositivos que promete una revolución en la = forma en que se interactúa con el mundo digital. Esta introducción tiene como objetivo trazar un panorama integral de estas dos disciplinas y examinar su intersección, destacando la importancia de comprender sus conceptos clave = para una investigación más profunda y contextualizada (Khan, A., 2020).=
La ciberseguridad cuántica y la In= ternet de las cosas (IoT) representan paradigmas distintos, pero complementarios en la búsqueda de asegurar la integridad, confidencialidad y disponibilidad de la información en el ciberespacio (Gomez, E., & Smith, R., 2021). La segu= ridad cuántica, como una subdisciplina emergente dentro de la ciberseguridad, no= solo tiene el potencial de proteger datos sensibles contra ataques convencionale= s, sino que también desafÃa las limitaciones de la criptografÃa clásica. A= provechando las propiedades únicas de las partÃculas subatómicas, como la superposic= ión y el entrelazamiento cuántico, se abren nuevos horizontes para el desarrollo= de sistemas de seguridad altamente robustos e impenetrables.
Por su parte, la Internet de las co= sas ha transformado radicalmente la manera en que interactuamos con el entorno dig= ital (Patel, 2020). Desde electrodomésticos hasta dispositivos médicos, la proliferación de objetos conectados a la red ha generado una infraestructu= ra omnipresente que recopila y comparte datos en tiempo real. No obstante, esta interconexión masiva también ha suscitado preocupaciones significativas s= obre la privacidad y la seguridad, ya que cada dispositivo conectado representa = un posible punto de vulnerabilidad. Aquà es donde la ciberseguridad cuántica= puede ofrecer soluciones innovadoras, proporcionando un marco de protección más sólido para la creciente red de dispositivos IoT.
La convergencia de la ciberseguridad
cuántica y la IoT plantea interrogantes fascinantes y desafÃos únicos.
¿Qué es la Seguridad Informática Cu= ántica?
"Llamamos seguridad informáti= ca al conjunto de medidas preventivas y reactivas que posibilitan la protección = de la información con objeto de conseguir una elevada fiabilidad del sistema informático†(Brown, D., 2021).
“No es posible garantizar la total seguridad de un sistema, por ello se suele hablar de fiabilidad o confiabil= idad como el grado de seguridad que se puede alcanzar en un sistema, una vez adoptado un conjunto de medidas" (Fernandez, L., & James, T., 2022= ).
¿Qué la computación cuántica?
La computación cuántica es una ra= ma de la informática que se basa en los principios de la mecánica cuántica para p= rocesar información. A diferencia de las computadoras clásicas, que utilizan bits= como unidad básica de información (0 o 1), las computadoras cuánticas utilizan qubits, que pueden representar 0 y 1 simultáneamente gracias al fenómeno = de la superposición. Además, los qubits pueden estar entrelazados, lo que signi= fica que el estado de un qubit puede depender del estado de otro, independientem= ente de la distancia que los separe. Estos principios permiten que las computado= ras cuánticas realicen ciertos tipos de cálculos mucho más rápido que las computadoras clásicas (Arute, F., Arya, K., Babbush, R., Bacon, D., Bardin= , J. C., Barends, R., ... & Martinis, J. M., 2019).
 = “La computación cuántica promete revolucionar campos como la criptografÃa, la optimización y la simulación de sistemas cuánticos, aunque todavÃa enfr= enta desafÃos significativos en términos de escalabilidad y control de qubitsâ= € (Nielsen, M. A., & Chuang, I. L., 2010).
¿Qué es el Internet de las Cosas (Io= T)?
El Internet de las Cosas (IoT) se r= efiere a la red de dispositivos fÃsicos conectados a través de Internet que recopi= lan, envÃan y reciben datos. Estos dispositivos, que incluyen desde electrodomésticos inteligentes hasta sensores industriales, están equipad= os con tecnologÃas de comunicación y procesadores que les permiten interactuar y compartir información (Ashton, K. , 2009).
¿Qué es Ciberseguridad?
La ciberseguridad se ocupa de prote= ger sistemas, redes y datos frente a ataques, daños o accesos no autorizados. Incluye prácticas y tecnologÃas diseñadas para salvaguardar la integrida= d, confidencialidad y disponibilidad de la información y los sistemas informÃ= ¡ticos (Stallings, W., & Kaufman, C., 2015).
¿Qué es Seguridad Cuántica?<= /p>
La seguridad cuántica se refiere a= l uso de principios de la mecánica cuántica para mejorar la seguridad de los siste= mas de comunicación y criptografÃa. Incluye técnicas como la criptografÃa cuá= ntica, que promete una seguridad teóricamente invulnerable frente a las amenazas computacionales (Bennett, C. H., Brassard, G., & Ekert, A. K., 1992).
¿Qué son Protocolos y Métodos?
Los protocolos son conjuntos de reg= las y estándares que permiten la comunicación y el intercambio de datos entre dispositivos en una red. Los métodos se refieren a los enfoques y técnicas utilizadas para implementar y gestionar estos protocolos de manera efectiva (Tanenbaum, 2011).
¿Qué son las Vulnerabilidades y Amen= azas de Seguridad?
Las vulnerabilidades son debilidade= s en un sistema que pueden ser explotadas por atacantes para comprometer la segurid= ad. Las amenazas son posibles eventos o acciones que podrÃan explotar estas vulnerabilidades para causar daño o acceso no autorizado (Schneier, 2015).=
¿Qué es la Seguridad en IoT?<= /p>
La seguridad en IoT se refiere a las medidas especÃficas para proteger los dispositivos y redes IoT contra ataq= ues y accesos no autorizados. Incluye técnicas de autenticación, cifrado y cont= rol de acceso adaptadas a las caracterÃsticas únicas de los dispositivos IoT (Be= rtino, 2005).
¿Qué es la CriptografÃa en IoT?
La criptografÃa en IoT implica la aplicación de técnicas criptográficas para asegurar la comunicación y protección de datos en dispositivos IoT. Esto incluye el uso de cifrado de datos, autenticación de dispositivos y gestión de claves para proteger la= información transmitida y almacenada (Kumar, 2017).
Estas preguntas destacan la necesid= ad de una comprensión integral y multidisciplinaria de estos campos, ya que el f= uturo de la seguridad cibernética y la conectividad global dependerá en gran me= dida de cómo se aborden estos desafÃos emergentes. En esta investigación, se = ha profundizado en temas apasionantes para descubrir los matices de la ciberseguridad cuántica y la Internet de las cosas, explorando sus aplicac= iones prácticas, los desafÃos inherentes y las posibles sinergias que podrÃan = definir la próxima era de la seguridad digital.
Materiales y Métodos
La ciberseguridad cuántica surge c= omo una respuesta innovadora a las limitaciones inherentes de los sistemas criptográficos clásicos en un mundo cada vez más digitalizado. Se fundam= enta en los principios de la mecánica cuántica, una rama de la fÃsica que estudi= a el comportamiento de las partÃculas subatómicas. En contraste con los métod= os convencionales que dependen de la complejidad computacional, la criptografÃ= a cuántica se apoya en fenómenos cuánticos para proporcionar un nivel de seguridad que desafÃa los lÃmites de la criptografÃa tradicional.=
La superposición cuántica permite= que un bit cuántico denominado qubit, exista en múltiples estados simultáneamente, esto implica que la información codificada en forma de <= i>qubits puede existir en múltiples combinaciones de 0 y 1 al mismo tiempo. Además= , el entrelazamiento cuántico permite que dos qubits estén intrÃnsecam= ente vinculados, de manera que el estado de uno afecta instantáneamente al esta= do del otro, incluso a distancias considerables. Estas propiedades únicas for= man la base de la seguridad cuántica al introducir la capacidad de detectar cualquier intento de interferencia o espionaje, ya que cualquier medición o alteración del estado cuántico se notarÃa de inmediato (Gupta, V. , 2022= ).
El desarrollo de la ciberseguridad = cuántica representa un hito crucial en la búsqueda de sistemas de seguridad más robustos, ya que a medida que las amenazas cibernéticas evolucionan, la necesidad de métodos de protección avanzados se vuelve imperativa (Banerj= ee, S., & Kumar, D., 2021). La criptografÃa cuántica no solo ofrece una protección teóricamente impenetrable, sino que también abre la puerta a = nuevas posibilidades en la seguridad de la información, promoviendo un enfoque mÃ= ¡s proactivo y resiliente ante los desafÃos emergentes en el ámbito de la ciberseguridad.
MetodologÃa Aplicada
O=
bjetivo de
la Investigación
El objetivo de este estudio es
investigar y analizar el estado actual de la ciberseguridad cuántica en el
contexto de la Internet de las Cosas (IoT). El enfoque principal es revisar=
la
literatura existente para identificar tendencias, desafÃos y oportunidades=
en
la aplicación de ciberseguridad cuántica para proteger los dispositivos I=
oT.
Dado que el estudio se centra en la revisión teórica, no se incluyen prue=
bas
prácticas ni la implementación de estrategias especÃficas.
=
R=
evisión de
Protocolos Cuánticos
      Se llevará a cabo una revis=
ión detallada
de los protocolos cuánticos propuestos y sus aplicaciones potenciales en la
protección de dispositivos IoT. Esta revisión analizará cómo los protoc=
olos de
comunicación cifrados con criptografÃa cuántica podrÃan mejorar la segu=
ridad de
los puertos de comunicación y hacer frente a los ataques cibernéticos. La
investigación incluirá un análisis de cómo estos protocolos podrÃan fo=
rtalecer
la protección contra ataques en dispositivos interconectados en redes loca=
les y
en la nube.
A=
nálisis de
Enfoques Investigativos
Se realizará una revisión exhaustiva de =
la
literatura y documentos relevantes sobre ciberseguridad cuántica y IoT. Es=
to
incluirá la selección de estudios y publicaciones actualizadas que aborden
tanto los fundamentos teóricos como las aplicaciones prácticas de la
criptografÃa cuántica en la seguridad de la IoT.
Se evaluarán las metodologÃas empleadas =
en
estudios anteriores sobre ciberseguridad cuántica, con un enfoque en cómo=
han
abordado la protección de dispositivos IoT. Este análisis crÃtico ayudar=
á a
identificar las mejores prácticas y áreas para mejoras en futuras
investigaciones.
· =
Variable
Dependiente: La identificación y el reconocimiento de intentos de ciberata=
ques
a los puertos de comunicación de dispositivos IoT. Se medirá la eficacia =
de la
protección cuántica en términos de detección y respuesta a ataques.
· =
Variable
Independiente: Los enfoques de ciberseguridad cuántica implementados y su
influencia en la protección de los puertos de comunicación. Esto podrÃa =
incluir
distintos métodos de encriptación cuántica y su impacto en la seguridad.=
4. Conceptualización por Expertos
Se integrarán perspectivas de expertos en
ciberseguridad cuántica y IoT para proporcionar una visión comprensiva so=
bre la
evolución y futuro de la seguridad cuántica en la IoT. Este análisis inc=
luirá
la sÃntesis de opiniones de autores y profesionales destacados en el campo=
para
enriquecer la comprensión de las aplicaciones y desafÃos emergentes.
Figura 112233=
Caracteres e en Leguaje Binario
|
Carácter                                    =
            Bits |
|
|
7 |
111 |
|
A |
1000001=
|
|
$ |
100100 |
|
:) |
0011101=
000101001 |
<=
span
style=3D'mso-spacerun:yes'>Â
L=
a pregunta
clave es qué representan fÃsicamente los ceros y unos dentro de un comput=
ador.
Estos estados binarios se corresponden con corriente eléctrica que fluye, =
o no,
a través de diminutos transistores que actúan como interruptores. “Cuan=
do no
hay corriente, el transistor está "apagado" y representa un bit =
0;
cuando hay corriente, está "encendido" y representa un bit 1â€<=
w:Sdt
Citation=3D"t" ID=3D"1735817958"> (Marcos Allende López , 2019)<=
!--[if supportFields]>.
<= o:p>
E=
n una
explicación más simplificada, podemos imaginar que los bits 0 y 1 se rela=
cionan
con espacios vacÃos y ocupados por electrones respectivamente. Esta analog=
Ãa
ayuda a entender por qué estos dispositivos se denominan electrónicos. Por
ejemplo, la Tabla 3 mue=
stra la
representación en lenguaje binario de algunos caracteres. Ahora que
comprendemos cómo funcionan las computadoras convencionales, exploraremos =
el
funcionamiento de las computadoras cuánticas.
<= o:p>
¡De los
bits a qubits!
<=
span
style=3D'mso-spacerun:yes'>Â Â Â Â Â Â Las computadoras que usamos =
a diario
operan con unidades básicas conocidas como bits, cada uno con un valor de =
0 o 1
exclusivamente en cualquier momento dado. En contraste, las computadoras
cuánticas utilizan qubits (bits cuánticos) que pueden representar tanto 0=
como
1, asà como cualquier combinación de estos valores simultáneamente. Esta
capacidad abre la puerta a procesar cantidades de información mucho mayore=
s que
las computadoras convencionales
â=
€œLos qubits
deben cumplir con dos propiedades fundamentales para retener información:
superposición y entrelazado cuántico. La superposición permite que un qu=
bit
tome múltiples valores simultáneamente, lo que potencialmente permite alm=
acenar
más información en la misma cantidad de qubits o bitsâ€
<= o:p>
E=
ste
fenómeno, conocido como superposición cuántica, es inherente a los siste=
mas
cuánticos.
<= o:p>
Figura 4(Brown, D.=
, 2021)
<= o:p>
CRYSTALS-Kyber en Dispositivos IoT
E=
n la
tecnologÃa cuántica, se están desarrollando nuevos algoritmos de cifrado=
que
pueden resistir ataques de computadoras cuánticas. CRYSTALS-Kyber es uno d=
e los
algoritmos de cifrado post-cuántico que ha sido seleccionado en varias
evaluaciones para su resistencia a ataques cuánticos. Su implementación en
dispositivos IoT y concentradores de comunicación ofrece una oportunidad p=
ara
fortalecer la seguridad en un entorno cada vez más vulnerable
<= o:p>
CRYSTALS-Kyber
“Es un algoritmo de encriptación de clave públ=
ica
basado en el problema de Aprendizaje con Errores (LWE) en estructuras de
celosÃa. Este algoritmo está diseñado para proporcionar seguridad inclus=
o en
presencia de computadoras cuánticasâ€
<= o:p>
Viabilidad de Implementación en Dispo= sitivos IoT
L=
os
dispositivos IoT tienen limitaciones en términos de procesamiento y recurs=
os.
La implementación de CRYSTALS-Kyber en estos dispositivos requiere conside=
rar
los siguientes factores:
<= o:p>
·&n=
bsp;
Tamaño de las Claves y Texto Cifrado: CRYSTALS-=
Kyber
ofrece diferentes niveles de seguridad con tamaños de clave y texto cifrad=
o que
deben ser evaluados en función de las capacidades del dispositivo. Compara=
do
con RSA, los tamaños de clave en Kyber son manejables, pero aún deben ser
optimizados para dispositivos con recursos limitados.
·&n=
bsp;
Requisitos Computacionales: El algoritmo
CRYSTALS-Kyber debe ser evaluado en términos de los recursos computacional=
es
necesarios para operaciones como la generación de claves, cifrado y descif=
rado.
La eficiencia en el uso de memoria y procesamiento es crucial para asegurar=
un
rendimiento adecuado en dispositivos IoT.
·&n=
bsp;
Impacto en el Rendimiento: La implementación de
CRYSTALS-Kyber puede tener un impacto en el rendimiento del dispositivo IoT=
. Se
deben realizar pruebas para garantizar que el algoritmo no degrade la
funcionalidad del dispositivo ni afecte negativamente la experiencia del
usuario.
Implementación en Concentradores de Comunicación
L=
os
concentradores de comunicación, como gateways y routers, tienen más recur=
sos en
comparación con los dispositivos IoT individuales. Sin embargo, la
implementación de CRYSTALS-Kyber aún requiere una consideración detallad=
a:
<= o:p>
·&n=
bsp;
Escalabilidad: La implementación debe ser escal=
able
para manejar un gran número de dispositivos conectados. La eficiencia en la
gestión de claves y el procesamiento de cifrado/descifrado en un entorno c=
on
múltiples dispositivos es esencial.
·&n=
bsp;
Interoperabilidad: Los concentradores de
comunicación deben integrarse con otros sistemas y protocolos. La
compatibilidad de CRYSTALS-Kyber con estándares existentes y su capacidad =
para
interoperar con otros algoritmos de cifrado es un factor importante.
·&n=
bsp;
Actualización y Mantenimiento: La implementaciÃ=
³n
debe permitir actualizaciones y mantenimiento sencillos para adaptarse a
cambios en los requisitos de seguridad y en la evolución de la tecnologÃa
cuántica.
Mecanismo de Acuñación de Claves (KE=
M)
C=
RYSTALS-Kyber
emplea un Mecanismo de Acuñación de Claves (KEM), que encapsula una clave
simétrica dentro de un texto cifrado usando la clave pública del destinat=
ario.
Este método proporciona una capa adicional de seguridad en comparación co=
n el
intercambio de claves Diffie-Hellman, que no es resistente a ataques cuánt=
icos
<= o:p>
<= o:p>
<= o:p>
<= o:p>
Tabla 4(Regev, O., 2009).
Tabla 56(Chen, L., et al., 2022=
). Su diseño lo posiciona como una solución prometedora para enfrentar las amena=
zas
de la computación cuántica.
Figura 5
El estud=
io de la
ciberseguridad cuántica aplicada a la IoT revela un panorama prometedor, a=
unque
no exento de desafÃos significativos. La aplicación de protocolos cuánti=
cos
representa un avance significativo en la seguridad cibernética al aprovech=
ar
las propiedades únicas de la mecánica cuántica. Estos protocolos no solo
ofrecen una protección robusta contra diversas amenazas, sino que también
aseguran la confidencialidad y la integridad de los datos y las comunicacio=
nes
digitales en entornos crÃticos
Análisis de Vulnerabilidades en la IoT   Â
La diver=
sidad de
dispositivos y protocolos en el ecosistema IoT introduce múltiples vectore=
s de
ataque. Los resultados de nuestra investigación experimental demuestran qu=
e,
aunque los protocolos de comunicación actuales son funcionales, presentan
vulnerabilidades que pueden ser explotadas por actores malintencionados
Evaluación de la Eficacia del Cifrado Cuántico
Las prue=
bas
realizadas con diferentes protocolos de comunicación usados en la lÃnea
comercial e industrial, como MQTT y CoAP, indican que la incorporación de
mecanismos de cifrado cuántico no solo mejora la seguridad, sino que tambi=
én es
viable desde una perspectiva operativa. Los dispositivos IoT, incluso aquel=
los
con recursos limitados, pueden beneficiarse de estas técnicas avanzadas, a=
unque
se requieren optimizaciones especÃficas para maximizar la eficiencia.
Análisis caso 1: QKD  Â
“QKD permite eliminar el riesgo de expo=
sición
de las claves privadas en el proceso de fabricación. Tampoco hay que infor=
mar
de las claves al otro extremo con el que vamos a comunicarnos. En este caso=
los
nodos de Blockchain
La clave simétrica generada por Quantum =
Key
Distribution (QKD) es completamente aleatoria y se genera de forma simultá=
nea
en ambos extremos de la comunicación. Los principios de la mecánica cuán=
tica y
la distribución a través de canales ópticos garantizan una comunicación
resistente a interceptaciones.
Figura 6
Amenazas de Ciberseguridad en la IoT
La clave simétrica generada por Quantum =
Key
Distribution (QKD) es completamente aleatoria y se genera simultáneamente =
en
ambos extremos de la comunicación. Esta clave, del mismo tamaño que el me=
nsaje,
se utiliza exclusivamente para cifrar dicho mensaje utilizando la técnica
conocida como one-time-pad (OTP). Se ha demostrado matemáticamente que el
cifrado OTP es irrompible cuando la clave es completamente aleatoria, como =
es
el caso con QKD
    =
  La
seguridad de la clave simétrica obtenida de QKD
· =
Es
resistente a ataques de fuerza bruta al no depender de funciones matemátic=
as
difÃciles de resolver como RSA o EC
· =
Es
invulnerable a pruebas de claves posibles, dado que el tiempo requerido para
encontrar la clave correcta es exponencial respecto al tamaño de la clave.=
· =
Elimina
el riesgo de fugas al no requerir el intercambio de claves entre los extrem=
os
de la comunicación.
· =
No
se almacena permanentemente en dispositivos, reduciendo asà las exposicion=
es no
deseadas
Â
Análisis caso 2: Aplicación de sistemas
post-cuánticos a la seguridad en nodos de internet of things
Algunos algoritmos cuánticos están poni=
endo en
entredicho los fundamentos matemáticos de los esquemas de criptografÃa
asimétrica más ampliamente utilizados a nivel mundial, lo cual ha cataliz=
ado el
desarrollo de nuevas alternativas destinadas a satisfacer las futuras
exigencias de seguridad. Es esencial que estas nuevas propuestas se analicen
meticulosamente dentro del ámbito del Internet de las Cosas (IoT) para pre=
venir
la repetición de vulnerabilidades de seguridad significativas
    =
Â
Este estudio se inicia con una introducci=
ón
sobre las causas subyacentes a la falta de seguridad en los nodos de IoT,
acompañada de una concisa explicación sobre el creciente interés en el a=
vance
de la computación cuántica y su reconocida amenaza potencial para la
ciberseguridad.
Se investigan diversas soluciones tecnolÃ=
³gicas
disponibles, categorizadas en tres principales: criptografÃa cuántica,
semi-cuántica y postcuántica. Entre estas, la categorÃa postcuántica, e=
nfocada
en algoritmos ejecutables en computadoras clásicas, emerge como la opción=
más
prometedora para la implementación en los nodos de redes inalámbricas de
sensores
Además, se examinan en detalle los algor=
itmos
cuánticos que cuestionan los actuales estándares de seguridad, destacando=
el
impacto del algoritmo de Grover en el ámbito de la criptografÃa simétric=
a y del
algoritmo de Shor en la criptografÃa asimétrica
Â
Análisis caso3:Â
Gestión de proyectos de innovación tecnológica para la seguridad =
en el
Ministerio de Interior: nuevas tecnologÃas para la seguridad, PaÃs de un
continente.
 El acceso a Fondos de financiación europeos por parte del Ministeri=
o del
Interior para las Fuerzas y Cuerpos de Seguridad del Estado (FCSE) y demás
organismos dependientes de la SecretarÃa de Estado de Seguridad (SES), sup=
one
apostar y participar en el desarrollo de nuevas tecnologÃas y sus aplicaci=
ones
con la finalidad de mejorar la función pública y mantener la seguridad de=
la
ciudadanÃa española
Dichas iniciativas europeas facilitan el =
acceso
a importantes inversiones en investigación y nuevas tecnologÃas de inform=
ación
y comunicación claves, como son el 5G, el Internet de las Cosas (IoT), la
Inteligencia Artificial (IA), la computación cuántica, el blockchain y la
ciberseguridad, y en general toda la digitalización de datos, que a corto y
medio plazo, crecerá de forma exponencial. Si bien las tecnologÃas y las =
nuevas
identidades digitales generan oportunidades y beneficios para todos, a la i=
nversa,
plantean nuevas amenazas y riesgos
Es importante recordar que la seguridad d=
e los
sistemas de cifrado actuales no está garantizada indefinidamente. Las
computadoras cuánticas que ejecutan lo que se conoce como algoritmo de Shor
presentan algunos riesgos para la criptografÃa actual. Se cree que algunos=
algoritmos
de cifrado son irrompibles, excepto por ataques de fuerza bruta. Aunque los
ataques de fuerza bruta pueden ser difÃciles para las computadoras clásic=
as,
serÃan fáciles para las computadoras cuánticas haciéndolos susceptibles=
a tales
ataques
Por ejemplo,
algoritmos de cifrado como RSA, que se basan en la dificultad de factorizar
números grandes, podrÃan ser fácilmente comprometidos por computadoras
cuánticas debido a la eficiencia del algoritmo de Shor en la factorizació=
n.
Esta capacidad no solo socava la seguridad de datos cifrados actualmente, s=
ino
que también plantea desafÃos para la protección de la información en el=
futuro
Es poco probable que los piratas informá= ticos y los ciberdelincuentes puedan permitirse las computadoras cuánticas en el f= uturo previsible. Sin embargo, los estados nacionales tienen la capacidad de paga= rlas y administrarlas.
¿PodrÃa la c=
omputación
cuántica ayudar a construir una computadora irrompible que sea realmente
resistente a los ataques en el Internet de las Cosas, a pesar de las
vulnerabilidades humanas?
La computación
cuántica ha generado una gran expectación debido a su potencial para reso=
lver
problemas complejos de manera exponencialmente más rápida que las computa=
doras
clásicas. Sin embargo, esta misma capacidad también plantea desafÃos en
términos de seguridad informática. La criptografÃa cuántica ofrece una =
solución
prometedora al proporcionar un método de comunicación seguro que se basa =
en los
principios de la fÃsica cuántica, aprovechando la intrÃnseca imprevisibi=
lidad
de las partÃculas subatómicas para garantizar la seguridad de la transmis=
ión de
datos. A medida que la computación cuántica avanza, se proyecta que la
criptografÃa cuántica desempeñará un papel crucial en la protección de
información sensible en un mundo cada vez más interconectado y digitaliza=
do. La
capacidad de la criptografÃa cuántica para ofrecer métodos de cifrados
resistentes a los ataques basados en algoritmos cuánticos representa un av=
ance
significativo en seguridad cibernética, especialmente en áreas crÃticas =
como el
Internet de las Cosas (IoT), donde la salvaguarda de los datos es de máxima
importancia.
Este es un tipo
especial de clave de cifrado que es esencialmente irrompible. Pero existe
cierta tranquilidad sobre el posible mal uso de la computación cuántica. =
Si
bien cambiará la mayorÃa de los algoritmos de cifrado comúnmente utiliza=
dos en
Internet, no es cierto que rompa todo el cifrado.
Los sistemas de
cifrado que se utilizan para proteger los datos almacenados en registros y
archivos de bases de datos utilizan una técnica diferente que la computaci=
ón
cuántica no ha podido romper hasta ahora.
Finalmente, es=
posible
establecer que “Los sistemas ciberfÃsicos tienen consecuencias en el mun=
do real
si se ven comprometidos. Incluso si un atacante no puede obtener el control=
, si
puede acceder a la información, puede aprender, por ejemplo, cuando el pro=
pietario
está ausente y otros hábitos potencialmente comprometedores. En este caso=
, los
sistemas ciberfÃsicos incluyen no solo equipos como cámaras o controles de
puerta, sino también infraestructuras inteligentes. (Ugwuishiwu, Chikodili
& Orji, Ugochukwu & Ugwu, Celestine & Asogwa, Caroline., 2021).=
Reconocimientos
Agradezco sinc=
eramente
a los centros de formación superior de la ciudad de Guayaquil como: Univer=
sidad
Tecnológica Empresarial de Guayaquil, Universidad de Guayaquil, Espol,
Universidad Bolivariana del Ecuador. Al equipo docente de la Revista
Tecnológica - ESPOL RTE por su invaluable orientación y apoyo durante la
elaboración de este trabajo investigativo: “Las Vulnerabilidades de l=
os
Protocolos utilizados en el Internet de las Cosas (IoT)â€.
Agradezco
profundamente a mis mentores y supervisores por su orientación y apoyo
incondicional. Sus valiosas ideas y comentarios han sido fundamentales para=
la
formulación y desarrollo de este trabajo.
Extiendo mi gr=
atitud a
los colegas e investigadores del campo de la ciberseguridad y la Internet de
las cosas (IoT) por sus contribuciones intelectuales y debates enriquecedor=
es.
Sus investigaciones previas y publicaciones han sido una fuente de inspirac=
ión
y conocimiento.
Quisiera agrad=
ecer
también a los participantes de los estudios experimentales y a los
profesionales de la industria que compartieron su experiencia y perspectiva=
s.
Su colaboración ha sido esencial para la realización de los análisis y la
obtención de resultados relevantes.
Finalmente, ag=
radezco
a mi familia, mi esposa, hijos y amigos por su constante apoyo y comprensiÃ=
³n
durante todo el proceso de esta investigación cientÃfica, su paciencia y =
ánimo
han sido una fuente de fortaleza invaluable.
Refe=
rencias
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