Cómo funciona el intercambio de claves

Compartir una llave rápida, de forma segura

Antes vimos dos llaves, una llave pública y una privada.
Cierra con la llave pública y solo la privada abre, muy seguro.
Pero hay una debilidad.
El método de llave pública es pesado de calcular, así que es lento.
Intercambiar una carta larga entera así tarda demasiado.
Así que en la práctica usamos una cerradura aparte, rápida.
Una cerradura donde la llave que cierra y la que abre son la misma,
esto se llama llave simétrica.
La llave simétrica es rápida, pero ambos lados deben tener la mismísima llave.
Cómo compartir esa misma llave con seguridad es el problema de hoy.

Toca para comparar los dos métodos. La llave pública es segura pero lenta, la simétrica es rápida pero ambos deben compartir la misma llave.

El deseo de usar una llave simétrica rápida es claro.
El problema es que enviar esa llave sin más es arriesgado.
Si alguien en el medio copia esa llave,
por fuerte que sea la cerradura, no sirve.
Quien tenga la llave puede abrirlo todo.
Así que necesitamos una forma de que dos personas tengan la misma llave
sin poner nunca la llave misma en el camino.
Déjame dibujar esa forma como mezclar colores.

Mezcla un color privado en un color público

Llamemos a las dos personas Garam y Narae.
Primero acuerdan un color público que ambos conocen.
Cualquiera puede ver este color. No está oculto.
Luego cada uno elige un color privado en su propia mente.
Este color privado nunca se le muestra a nadie.
Garam mezcla un color nuevo del color público y un color privado,
y Narae mezcla un color nuevo del color público y un color privado también.
Luego se envían solo este color mezclado.
No el color privado, solo el mezclado.
Una vez mezclados, es difícil deshacer cuáles dos entraron.

Toca para mezclar cada color privado en el color público. Solo los dos colores mezclados se envían. Los colores privados no se envían.

Ahora Garam tiene el color mezclado que Narae envió,
y Narae tiene el color mezclado que Garam envió.
Ambos conocen también el color público.
Pero por ahora cada uno tiene un color distinto.
Para volverse la misma llave, queda un paso.
Aquí ocurre un pequeño toque de magia.
Si cada uno mezcla su propio color privado en el color que recibió,
las dos personas llegan al mismísimo color.
Veamos por qué sale el mismo a continuación.

Ambos llegan al mismo color final

Lo que Garam tiene es un color mezclado con el secreto de Narae.
En esto Garam mezcla su propio color privado otra vez.
Ahora es el color público con los colores privados de ambos mezclados.
Narae hace lo mismo.
Lo que Narae tiene es un color mezclado con el secreto de Garam,
en el que Narae mezcla su propio color privado otra vez.
El resultado es de nuevo el color público con ambos colores privados mezclados.
Aunque el orden de mezcla difiera, los mismos colores dan el mismo resultado.
Así los dos llegan al mismísimo color final.
Este color final es el secreto compartido que solo ellos conocen, la llave simétrica.

Toca para mezclar tu propio color privado una vez más en el color que recibiste. Ve que Garam y Narae llegan al mismísimo color final.

Los colores finales de las dos cajas se volvieron iguales.
La llave misma nunca salió al camino ni una vez.
Lo que pasó fue solo el color público y cada color mezclado.
Aun así ambos tuvieron la misma llave en mano.
Esto es el corazón del intercambio de llaves.
No enviar el mismo secreto, sino construirlo juntos.
Naturalmente surge una inquietud.
Qué pasa si alguien mira todos los colores que pasan?
Sigue siendo seguro?

Aun mirando, no se puede hacer el color final

Piensa en alguien que mira cada color que pasa por el camino.
Esta persona conoce el color público, pues cualquiera lo conoce.
Vio el color mezclado que Garam envió,
y el color mezclado que Narae envió.
Entonces puede hacer el color final?
No.
Hacer el color final necesita el color privado de alguien,
pero el color privado nunca salió al camino.
Sacar un color privado de vuelta de un color mezclado es muy difícil también.
Así que el observador no puede llegar al mismo color final.
Este es el corazón de la defensa que da el intercambio de llaves.

Toca para marcar lo que tiene el observador. El color público y los colores mezclados se ven, pero sin un color privado no se puede hacer el color final.

Las manos del observador quedaron con un vacío.
Porque falta la última pieza, un color privado.
Solo con información pública no se rellena el color final.
Así que Garam y Narae pueden estar tranquilos
y usar este color final como una llave simétrica solo para ellos.
Una llave simétrica rápida, obtenida sin dejar caer la llave en el camino.
Ahora notemos una cosa y cerremos.
El intercambio de llaves no es lo mismo que cifrar contenido con una llave pública.
Es un punto que suele confundirse, así que separémoslo claro al final.

Resumamos

Reunido en una línea, es esto.
Las llaves públicas son seguras pero lentas,
así que el contenido real viaja con una llave simétrica rápida.
Esa llave simétrica no se envía sino que se construye juntos.
Mezcla cada color privado en el color público e intercambia,
luego mezcla tu propio color privado de vuelta en lo que recibiste,
y ambos llegan al mismo color final, el secreto compartido.
Un observador no tiene color privado, así que no puede hacer ese color.
Finalmente, el intercambio de llaves no es lo mismo que el cifrado de llave pública.
El intercambio de llaves es el procedimiento de construir el mismo secreto juntos, y después la llave simétrica intercambia el contenido rápido.

Toca para separar las dos ideas. El intercambio de llaves construye un secreto compartido juntos, el cifrado de llave pública cierra el contenido con una llave pública.

Ahora sabes que dos personas lejos una de otra
pueden tener el mismo secreto juntas
sin dejar caer la llave en el camino.
Mezcla un color privado en el público, intercambia solo el color mezclado,
luego mezcla cada color privado de vuelta para llegar al mismo color final.
Esta simple mezcla de colores
es la base sobre la que usamos internet con seguridad.
La próxima, sobre el canal seguro construido así,
cómo comprobamos que el otro lado
de verdad es quién dice ser? Sigamos explorando juntos.