Estudio comparativo de los algoritmos de criptografía simétrica AES, 3DES y ChaCha20

Abstract

Resumen: El constante avance de la tecnología incrementa cada vez más la dependencia del internet y el envío de información a través de la misma, aumenta también la necesidad de seguridad en la red y los dispositivos conectados a ella. Para mantener la seguridad de toda esta información se crearon los algoritmos de encriptación, los cuales están encargados de cifrar los datos de modo que sólo quienes estén autorizados puedan entenderlos. Las crecientes amenazas de seguridad han forzado la creación continua de distintos algoritmos de encriptación, recientemente se introdujo el algoritmo ChaCha20 que trata de sustituir a su predecesor el Salsa20, el cual era considerablemente rápido y bastante confiable respecto a su seguridad. El ChaCha20 promete aumentar la difusión respecto a su predecesor para mejorar su seguridad sin comprometer su rendimiento. Sin embargo, poco se sabe de su eficiencia en comparación a los otros algoritmos, lo cual limita una decisión racional al momento de elegir si utilizarlo o no. Este artículo presenta un estudio empírico en el cual comparamos el rendimiento de ChaCha20 con otros dos algoritmos de encriptación AES, y 3DES. En este artículo evaluamos el tiempo de ejecución, consumo de CPU y consumo de energía que toma cada uno de los algoritmos para encriptar y des-encriptar información. Se desarrolló un experimento con 150 archivos de distintos formatos y tamaños para probar cada algoritmo. Se determinó que el algoritmo ChaCha20 es el más rápido, AES es el que menos CPU consume y no existe diferencia significativa en el consumo de energía de ninguno de los algoritmos.Abstract: The constant advancement of technology increases the dependence on the Internet and the sending of information through it, it also increases the need for security in the network and the devices connected to it. To maintain the security of all this information, encryption algorithms were created, which are in charge of encrypting the data so that only those who are authorized can understand it. The increasing security threats have forced the continuous creation of different encryption algorithms, recently the ChaCha20 algorithm was introduced, which tries to replace its predecessor, Salsa20, which was considerably fast and quite reliable regarding its security. The ChaCha20 promises to increase the spread compared to its predecessor to improve its security without compromising its performance. However, little is known about its efficiency compared to other algorithms, which limits a rational decision when choosing whether to use it or not. This article presents an empirical study in which we compared the performance of ChaCha20 with two other encryption algorithms AES, and 3DES. In this article we evaluate the execution time, CPU consumption and energy consumption that each of the algorithms take to encrypt and decrypt information. An experiment with 150 files of different formats and sizes was developed to test each algorithm. It was determined that the ChaCha20 algorithm is the fastest, AES is the one that consumes the least CPU and there is no significant difference in the power consumption of any of the algorithms.