¿Qué es ChaCha20?

ChaCha20 es un cifrado de clave simétrica de 256 bits ligero, de alta velocidad y altamente seguro utilizado para cifrar y descifrar datos. Fue diseñado por Daniel J. Bernstein como una mejora de un cifrado anterior llamado Salsa20. El objetivo era crear algo que fuera tanto eficiente como seguro, especialmente en software.

ChaCha20 cifra los datos generando un flujo de bytes pseudoaleatorios seguros y combinando ese flujo con el mensaje original. El resultado es una salida cifrada que parece aleatoria para cualquiera que no tenga la clave secreta.

Debido a que utiliza la misma clave para cifrar y descifrar datos, ChaCha20 es mucho más rápido que RSA, un algoritmo asimétrico que utiliza una clave pública y una clave privada. RSA es útil para el intercambio de claves y las firmas, pero ChaCha20 es mejor para cifrar grandes volúmenes de tráfico de internet.

A grandes rasgos, ChaCha20 requiere tres entradas: una clave secreta, un nonce (un número de un solo uso, es decir, un valor único utilizado para cada encriptación) y un contador (para ayudar a generar diferentes bloques de salida). Utiliza estos valores para inicializar un estado interno, que luego se mezcla repetidamente para generar un flujo de bytes pseudoaleatorios seguros conocido como flujo de claves.

Ese proceso de mezcla se basa en tres operaciones simples —suma, XOR y rotación de bits— aplicadas a lo largo de 20 rondas para mezclar por completo los datos. El flujo de claves resultante se combina luego con el texto plano para producir el texto cifrado: los datos cifrados.

ChaCha20 resuelve un problema práctico en la seguridad moderna: cómo obtener una encriptación sólida que sea tanto eficiente como confiable en muchos dispositivos. Es muy rápido en software, bueno en teléfonos, dispositivos pequeños y CPU más antiguas, y se basa en operaciones simples que las computadoras realizan bien (suma, XOR, rotación).

Estas funciones lo hacen atractivo en sistemas como TLS, VPN(nueva ventana), SSH y aplicaciones de mensajería. Por ejemplo, el protocolo VPN(nueva ventana) WireGuard®(nueva ventana) utiliza ChaCha20 para proporcionar una encriptación rápida y segura con un sólido rendimiento, incluso en dispositivos que carecen de hardware AES especializado.

La encriptación AES es el estándar establecido desde hace mucho tiempo y es extremadamente rápida en procesadores con soporte de hardware AES integrado. Debido a eso, funciona especialmente bien en muchas computadoras de escritorio, servidores y chips móviles más nuevos. Sin embargo, sin el soporte de hardware AES, el AES solo por software puede ser más lento y, a veces, más difícil de implementar de forma segura. Por el contrario, ChaCha20 está diseñado para ser muy rápido en software común porque utiliza operaciones simples como suma, XOR y rotación, que funcionan de manera eficiente en casi cualquier procesador.

Si una aplicación ofrece tanto AES como ChaCha20, por lo general no necesita elegir uno manualmente, ya que la mayoría de las aplicaciones modernas seleccionan la mejor opción automáticamente según su dispositivo y procesador. En general, AES funciona mejor en dispositivos más nuevos con soporte AES integrado, mientras que ChaCha20 es una opción más sólida en dispositivos donde la encriptación se realiza principalmente en software, como algunos teléfonos, hardware de bajo consumo o CPU más antiguas.

ChaCha20 se considera seguro según los estándares modernos cuando se implementa correctamente y se utiliza con un nonce único para cada encriptación.