Actas JP2011 - Universidad de La Laguna

Actas XXII Jornadas de Paralelismo (JP2011) , La Laguna, Tenerife, 7-9 septiembre 2011RSA@Cloud: Sistema de Criptoanálisis sobreInfraestructuras CloudAlberto Megía Negrillo 1 , Antonio Molinera Lamas 1 , José Antonio Rueda Sánchez 1 yJosé Luis Vázquez-Poletti 2Resumen—Este artículo describe un sistema queaprovecha las virtudes de la computación Cloud y elparalelismo para la factorización de números grandes, basede la seguridad del criptosistema RSA. Se demuestra que,mediante el uso de diferentes algoritmos matemáticos defactorización de números considerablemente grandes deforma paralela sobre varias máquinas en la infraestructurade Cloud público de Amazon, se puede alcanzar unresultado óptimo en términos de tiempo, coste y unamétrica que relaciona a ambos.Palabras clave—Cloud, RSA, criptoanálisis, paralelismo,Amazon.LI. INTRODUCCIÓNA criptografía es el estudio de los principios y lastécnicas por las cuales la información puedeocultarse en textos cifrados para después ser reveladapor usuarios autorizados empleando la clave privada,pero en el que es imposible o inviablecomputacionalmente para una persona que no estéautorizada para ello. Su objetivo principal, por tanto, esmantener en secreto un texto original, a salvo depersonas no autorizadas que intentan obtener lainformación de dicho texto.Se denomina criptoanálisis al conjunto de técnicas quese usan para recuperar los mensajes cifrados sinconocimiento de la clave. Los criptoanalistas tratan decomprometer la seguridad de un criptosistema.Un criptosistema [1] es una quíntupladonde „M‟ representa el conjunto de todos los mensajessin cifrar, ‘C’ representa el conjunto de todos losposibles mensajes cifrados, ‘K’ representa el conjunto declaves que se pueden usar en el criptosistema, ‘E’ es lafamilia de funciones que se aplica a cada elemento de‘M’ para obtener un elemento de ‘C’. Análogamente,‘D’ es el conjunto de transformaciones de descifrado, laoperación inversa a ‘E’. Todo criptosistema ha decumplir la siguiente condición:donde‘m’ es un mensaje original.Denominamos criptosistemas simétricos o de claveprivada a aquellos que emplean la misma clave tantopara cifrar como para descifrar textos. Loscriptosistemas asimétricos o de clave pública, por elcontrario, emplean una doble clave: una pública y otra1 Facultad de Informática, Universidad Complutense de Madrid,e-mail:[alberto.megia.negrillo|amlamas|jarueda]@estumail.ucm.es2 Dpto. de Arquitectura de Computadores, Universidad Complutensede Madrid, e-email: jlvazquez@fdi.ucm.esprivada, las cuales se usan para codificar y decodificarrespectivamente. En estos sistemas, el conocimiento dela clave pública no ha de permitir obtener la claveprivada.En la actualidad, el sistema RSA es el criptosistema declave pública más extendido. Su seguridad estáestrechamente ligada al problema de la factorización deun número entero, esto es, la dificultad para factorizarun número compuesto grande [2]. Hasta la fecha delpresente documento no se conoce un algoritmo defactorización de números enteros eficiente, y en elloreside la seguridad de RSA.La computación Cloud es un tipo de computaciónindependiente de la localización del usuario, en la queservidores compartidos proveen recursos, software y/odatos en función de la demanda deseada en cadamomento (capacidad conocida como escalabilidad), sinque el usuario tenga la necesidad de tener conocimientosacerca de los servicios que le son proporcionados [3].Esta tecnología se presenta como la evolución natural dela creciente expansión del empleo de la virtualización, lacomputación orientada a servicios y el concepto de éstacomo un servicio público más, como puedan ser el aguay la electricidad, entre otros.Este nuevo modelo significa la industrialización de lacomputación [4] y, por cuestiones económicas y detiempo, es una clara alternativa a los centros de datos.Éstos últimos siempre han permitido añadir o liberarrecursos, pero nunca se ha podido hacer con tal grado deautomatización y “a la carta” en función de lasnecesidades y circunstancias de trabajo.El servicio de la tecnología de computación Cloudrequiere una combinación de hardware y softwareencaminada a suministrar un servicio a un númeroconsiderable de usuarios. Dependiendo del servicioproporcionado, algunos elementos constituyentes sonconfigurados por el proveedor del servicio o se dejan adisposición de las necesidades del cliente: esta elecciónes dependiente de las diferentes capas de servicio:infraestructura, plataforma y software (IaaS, PaaS ySaaS) [5].Se necesitan importantes recursos físicos para tenercapacidad de cómputo y almacenamiento así como unared que encamine la información que estas máquinasprocesan hacia las terminales de los usuarios, sinimportar dónde se encuentren. También hace falta unsistema operativo que gestione dichos recursos paradotar a cada cliente de su propia máquina remotaconfigurada a su elección. Para ello, a bajo nivel debehaber una capa que soporte las tareas de múltiplesusuarios independientes que no son propietarios de laJP2011-489