Dyber: Hardware-Accelerated Post-Quantum Cryptography (PQC)

La amenaza que los Quantum Computers es para la criptografía moderna ha dejado de ser una preocupación teórica para convertirse en una realidad apremiante, como vemos en estos últimos meses, donde todo se está acelerando. Una de las preocupaciones de muchos técnicos es el coste computacional y el tamaño de las claves, lo que sin duda tiene un impacto en el rendimiento del sistema. 

Figura 1: Dyber - Hardware-Accelerated Post-Quantum Cryptography

Esto lo pudimos ver en el último White Paper de MasterCard de "Migration to Post-Quantum Cryptography" donde se hace especial hincapié en estos aspectos, como so dejé publicado. Allí se analiza el impacto en TPS (Transacciones por Segundo) y en tamaños en Bytes de cada algoritmo y cada tipo de clave, además del grado de reducción que van a tener los diferentes servicios.

Figura 2: Impacto en TPS de los algoritmos PQC

Ante este panorama, empresas innovadoras como Dyber, una startup fundada en 2024 especializada en Ciberseguridad y Criptografía Post-Quantum, proponer soluciones concretas de aceleración por hardware específicamente diseñado para implementar de manera eficiente los algoritmos PQC estandarizados por el NIST. 

Figura 3: Dyber - Hardware-Accelerated Post-Quantum Cryptography

Si quieres aprender de este mundo, te recomiendo encarecidamente que te compres el libro de "Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad. Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica" donde hablamos de todo esto.

Figura 4: Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad.

Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica. 

Nuestro nuevo libro en 0xWord escrito por: Chema Alonso,

Pablo González, Fran Ramírez, Carmen Torrano, Daniel Romero,

Javier Álvarez, Mario Piattini, Iker Pastor, Pablo García Bringas

Dyber ofrece una arquitectura de aceleración criptográfica diseñada desde cero para intentar resolver - o ayudar a mitigar el impacto de -  el desafío del rendimiento en la adopción de Criptografía Post-Cuántica. El núcleo de su propuesta está en dos líneas de productos complementarias. Primero, su acelerador QUAC 100, una tarjeta PCIe de alto rendimiento que promete entre 100 y 1000 veces más velocidad que implementaciones puramente software. 

Figura 5: Benchmarks de aceleración de algoritmos

Segundo, sus IP-Cores criptográficos agnósticos con respecto a la arquitectura, diseñados para integrarse en cualquier System-on-Chip (SoC), permitiendo que fabricantes de semiconductores incluyan capacidades PQC directamente en sus chips.

Figura 6: IP-Core Portfolio

Dyber se enfoca específicamente en los algoritmos que NIST estandarizó en 2024: CRYSTALS-Kyber (ML-KEM para encapsulación de claves), CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA para firmas digitales) y SPHINCS+ (SLH-DSA para funciones de hash). Todos ellos se basan en esquemas basados en lattices  que ofrecen un equilibrio entre seguridad, eficiencia y tamaño de claves en comparación con otros candidatos, como FrodoKEM que fue descartado por el NIST.

Figura 7: Algoritmos acelerados por los IP Cores de Dyber

Los algoritmos PQC, aunque resistentes a ataques cuánticos, conllevan un costo computacional más alto que la criptografía clásica basada en RSA y Curvas Elípticas. Esta es la razón por la que la aceleración hardware es un elemento que se está estudiando e intensificando, al igual que se ha hecho con otras muchos algoritmos clave en el pasado que hoy cuentan con hardware específico. Las ventajas que propone son:

1. Mejora Dramática de Rendimiento

Las implementaciones puramente software de Kyber y Dilithium pueden ser significativamente más lentas que sus contrapartes clásicas. Algunos estudios académicos demuestran que la aceleración hardware hecha con arquitecturas concretas puede lograr mejoras de 100 a 1000 veces en operaciones específicas como la Transformada Teórica de Números (NTT), que es fundamental en todos los algoritmos Lattice-based. La tarjeta QUAC 100 de Dyber hace uso de esta mejora teórica en un producto comercial viable para centros de datos y sistemas empresariales.

2. Eficiencia Energética

En sistemas embedded y dispositivos IoT, - donde también deberemos desplegar PQC - la energía es un recurso crítico. Al reducir con aceleración hardware los cálculos se consigue realizar con menor consumo de potencia. Se estiman, mejoras de un 30% de energía, por eso se han focalizado en las construcción de IP Cores para SoC.

 3. Portabilidad y Flexibilidad Arquitectónica

A diferencia de soluciones monolíticas, los IP Cores de Dyber están diseñados para ser agnósticos respecto a la arquitectura del SoC. Esto significa que pueden integrarse en FPGA, ASIC, o procesadores RISC-V con mínimas adaptaciones. 

4. Resistencia Contra Side-Channel Attacks

La aceleración hardware bien diseñada puede proporcionar protección natural contra ciertos ataques de canal lateral (side-channel attacks) como análisis de potencia o timing attacks. Al encapsular operaciones criptográficas en circuitos especializados, es más fácil garantizar que los tiempos de ejecución sean constantes, eliminando una clase común de vulnerabilidades que afectan a implementaciones software.

El mundo del PQC está aquí, y hay que empezar a implementarlo. Ya hablamos de qué cantidad de tráfico de Internet está lista con PQC hoy en día, pero si conocemos la regla del 80-20 bien, sabemos que la parte final va a ser la más compleja de completar, así que propuestas como esta seguro que ayudan. Hay que entender que la necesidad de PQC es porque ya tenemos bien documentado el ataque de Shor, que ejecutado en una computadora cuántica suficientemente potente podrá romper RSA y ECC en tiempo polinomial. 

Figura 8: Algoritmo de Shor en Wikipedia en Español

Y aunque aún no estén aquí los Quantum Computers, es mucho peor saber que existe la amenaza del "Harvest Now, Decrypt Later" donde los adversarios registran comunicaciones cifradas hoy para descifrarlas en el futuro cuando dispongan de los Quantum Computers. Esta urgencia ha impulsado mandatos gubernamentales, planes de empresas y requerimientos de Quantum Readiness y Quantum Safe por todo el mundo. Aquí te dejo todos los artículos que he publicado en este blog sobre estos temas por si quieres leer con calma todo. 

• Quantum Computing Cybersecurity Preparedness Act: Comienza la era de Ciberseguridad Post-Quantum en Estados Unidos
• Hamming Quasi-Cyclic (HQC-KEM): Nuevo Key-Encapsulation Mechanism en Post-Quantum Cryptography
• FrodoKEM: Un Key-Encapsulation Mechanism Quantum-Safe (PQC) que recibe su nombre por "El señor de los Anillos"
• La Gran Búsqueda de Números Primos de Mersenne en Internet para superar el mayor Número Primo conocido hasta la fecha
• Cómo acelerar los algoritmos de Inteligencia Artificial con Computadores Analógicos Ópticos (AOC)
• Premio Nobel en Física 2025: El trabajo del "Efecto Tunel" que trajo la cuántica a nuestro mundo y abrió la puerta a los ordenadores cuánticos
• Un Reloj Atómico Óptico del MIT con Optimización Cuántica para medir el Tiempo del Futuro
• Quantum Cryptography: Una comunicación con cifrado cuántico
• Factorización de RSA con un Optimizador de Quantum Computing (y Classic Computing)
• Cuánto del tráfico en Internet funciona con Post-Quantum Cryptography
• Algoritmo Cuántico de Grover: Un algoritmo de búsqueda optimizado por superposición cuántica 
• Quantum Sensors: Cuando lo invisible se hace visible gracias al Mundo Cuántico
• Bitcoin vs Quantum Computers: Hora de pasar a Post-Quantum Cryptography
• El White Paper de MasterCard que urge a pasar a Quantum Safe: Post-Quantum Cryptography (PQC) & Quantum Key Distribution (QKD)

El impacto de PQC con Aceleración por Hardware

Los algoritmos que Dyber busca acelerar son fundamentalmente diferentes de la criptografía clásica. Kyber (ML-KEM) es un mecanismo de encapsulación de claves basado en el problema Learning With Errors (LwE) - similar a FrodoKEM - sobre Módulos de Lattices (MLWE). Ofrece tres niveles de seguridad: 512, 768 y 1024 bits, con NIST recomendando 768 como nivel de seguridad por defecto. Sus fortalezas son la velocidad en la generación de claves y pequeños tamaños de ciphertext.

Dilithium (ML-DSA) es un algoritmo DSA basado en MLWE y el problema Shortest Integer Solution que proporciona autenticación y no-repudio, reemplazando a ECDSA y RSA-PSS en protocolos como TLS. A diferencia de SPHINCS+ (basado en funciones hash), Dilithium ofrece menores tamaños de firma mientras mantiene operaciones rápidas de verificación.

Figura 9: Algoritmos de Signature PQC

SPHINCS+ (SLH-DSA) representa una aproximación completamente diferente: basada únicamente en funciones hash resistentes a colisiones (SHA-256 o SHAKE256), sin asumir la dureza de ningún problema algebraico específico. Aunque produce firmas mayores, ofrece una garantía de seguridad más conservadora y diversifica los estándares de NIST, y en BitCoin es el que se está evaluando para desplegar lo antes posible.

La aceleración hardware es particularmente valiosa para algoritmos como Kyber y Dilithium porque sus operaciones core - transformadas teóricas de números (NTT/INTT), multiplicaciones polinomiales, operaciones de hash (SHA-3, Ascon) -  son altamente paralelizables y pueden beneficiarse enormemente de hardware especializado. Y seguramente, dentro de unos años, la evolución de las arquitecturas de hardware avanzada vendrán con soluciones similares integradas en todos los equipos.

Más sobre Quantum Security

Cloudflare es el mayor despliegue de Internet de Post-Quantum Cryptography, y aunque ya os he hablado un poco de ello en el artículo de Cuánto del tráfico en Internet funciona con Post-Quantum Cryptography, os hablaré más adelante en otro artículo de las diferentes soluciones de arquitectura PQC que puedes tener con los servicios de Cloudflare.

Figura 10: Soluciones de arquitectura PQC que puedes

tener con los servicios de Cloudflare

Además, si te gustan estos temas, puedes participar, comentar y aprender en el Foro de Quantum Security al que puedes conectarte con tu cuenta de MyPublicInbox. Primero inicia sesión con tu cuenta de MyPublicInbox, y luego visita este enlace para poder entrar en el foro.

Figura 11: Foro Público de Quantum Security de

la Universidad de Deusto en MyPublicInbox

Para profesionales de ciberseguridad y arquitectos de infraestructura, este tipo de propuestas de Dyber merece atención como potencial solución en la transición inevitable a PQC que vamos a hacer en el futuro (muy) cercano. A mí me ha encantado la propuesta.

¡Saludos Malignos!

Autor: Chema Alonso (Contactar con Chema Alonso)  

La "shittización" en contra de hacer las cosas simples

Hace años, más de una docena, usaba a mis queridos héroes de "The Big Bang Theory" para explicar cómo de difícil lo habíamos hecho los que trabajamos en ciberseguridad para que las personas normales se pudieran conectar de forma segura a una red WiFi y a Internet. En el artículo de "Mea Culpa, Penny" explicaba todas las cosas que un usuario debía saber para configurar una VPN que se tunelizara a través de proxys, firewalls de redes,... ¿La quiere L2TP, SSTP o PPTP? 

Figura 1: La "shittización" en contra de hacer las cosas simples

Si eso se lo tengo que decir a mi madre, mejor la tengo que decir que no se conecte. Pero esta complejidad constante de la tecnología se ha ido extendiendo a la guerra comercial por el usuario, lo que hace que cada vez el número de opciones, los diseños de los interfaces, y el salto conceptual intelectual que el diseñador de un UX espera de un usuario, es cada vez mayor. 

En los foros tecnológicos se dice que un UX se ha "shitted" o "enmierdado" cuando la cantidad de opciones para el usuario, la anarquía de la distribución, la diversidad de los controles que debe tocar, y la cantidad de cosas que el usuario "debe suponer" para poder manejarlo, es enorme, y genera frustración en los usuarios. Esto, que parece evidente, es muy complicado de hacer. Hacer las cosas simples require de mucho trabajo, y para ello hay que primar al usuario o consumidor, por encima de las necesidades de negocio.

Cambiar de terminal iPhone

Os cuento esto por dos casos que he sufrido esta semana, que han sido bastante significativos. El primero de ellos con la migración de mi iPhone. Este es un proceso que he realizado ene veces ya, porque todos los años voy migrando mi iPhone. Esto implica migrar las apps, las fotos, los datos, etcétera... Todo esto bien, pero pero cuando llegamos a las partes de seguridad, la cosa se complica un poco. En mi caso, el iPhone era americano, además, como tengo en el mismo la conexión personal y la profesional, tenía una SIM y una eSIM, de dos países diferentes, además de que tenía que pasar de SIM a eSIM obligatoriamente.

El proceso, por supuesto, no funcionó correctamente, y acabé teniendo que ir a tienda, borrando las eSIM creadas virtualmente a partir de la SIM, y teniendo que comprar nuevas eSIM para el terminal americano. Eso hizo que perdiera los contactos de la SIM, y los contactos de la SIM perdidos generaron que se borraran también de la agenda, y por ende de WhatsApp y por ende usuarios dejaron de ver mi foto y me escribieron "¿Me has bloqueado?" No, estoy migrando un iPhone, no worries. Algunos se habrán enfadado y me habrán borrado a mí, así que me ha hecho perder amigos.

Como tengo Multi-SIM para dos países distintos, voy cambiando qué SIM activo o desactivo, pero claro, en la nueva versión de iPhone asocia a cada contacto una SIM por defecto, y cuando no está conectada esa SIM te sale una alerta que dice: "¿Quieres cambiar la asociación por defecto de la SIM a este contacto para poder llamar?" Y un sinfín de lindezas más, como por ejemplo que los contactos de iOS ahora tienen el botón de contactos, donde sale la lista y solo se puede hacer scroll y pulsar a la derecha en unas letras muy, muy, muy chiquititas... que no sé quién ha diseñado.

Figura 2: Esta me ha encantado. El número que el banco ha pasado a Apple es erróneo y después de llamar al Contact Center de ese número y esperar 20 minutos me dicen: "El número que te da iPhone no es de tu banco, somos otro banco". Genial.

Con la SIM ha sido una fiesta, pero luego hubo que migrar las Wallets, las apps bancarias, los 2FA, las autenticaciones de las herramientas de mensajería, etcétera, etcétera, y para cada una el proceso con la entidad es distinto. Instala app, inicia sesión con las credenciales, por el 2FA, te falta la passkey, recupera password, envía SMS, es de otro país y no llega, desactiva SIM, activa la otra, etcétera. Muy divertido y entretenida la gincana de migrar un terminal iPhone.

La autenticación doble con la identidad simple

La más divertida ha sido una app de un servicio - permitidme que no diga la empresa porque tengo amigos en ella y quiero arreglarlo antes -, donde al ir a hacer Login me ha dado la opción de usuario y contraseña, y en paralelo la opción de "Login con Google". Como no recordaba la contraseña - llevaba la app instalada mucho tiempo con autenticación automática con FaceID - le he dicho que autentique con Google. Y... surprise, me he encontrado con que usé la cuenta de Google sí, pero no con autenticación delegada, sino que lo hice con una contraseña, así que estamos en el caso de misma dirección de e-mail con doble autenticación, con usuario y contraseña o con IdP delegado usando OAuth.

Esto es un problema de arquitectura que los responsables de identidad y seguridad deben resolver, y si no lo hacen bien, genera escenarios de ataque como os comenté en el artículo del año 2022 : "Pre-Hijacked Accounts: o cómo robar una cuenta a un usuario antes de que se la cree". Dependiendo de cómo lo resuelvan, se pueden dar unos casos u otros. En mi caso, ha sido un DoS en toda regla que aún no he podido resolver y que voy a resolver llamando a mis colegas en esa empresa. 

El proceso ha sido muy divertido. Me enfrento al login y doy a "Login with Google". Comienza el proceso de autenticación delegada, y el sistema descubre que mi cuenta ya está creada pero con autenticación con contraseña. Salta el sistema de protección y unión de los dos procesos de autenticación para la misma identidad y me pide la contraseña que tiene la cuenta. Correcto. No la recuerdo, así que voy al proceso de recuperación de contraseña. Me manda el enlace de recuperación al correo de la cuenta de Google. Ojo que me lo envía a la dirección de correo con la que acabo de hacer login con Google, luego... ¿para qué? Si acabo de hacer login con Google, tengo acceso al Gmail del login de la cuenta, así que es un paso innecesario que no añade ninguna seguridad, pero para el sistema serán dos procesos independientes, y es el usuario el que se tiene que adaptar a la arquitectura y no al revés.

Da igual, sonrío, hago clic para cambiar la contraseña de la cuenta, pongo una y me dice... "No se puede cambiar la contraseña a esta cuenta". ¿Por qué? Pues porque en vez de mantener los dos autenticadores - con Google y por Usuario/Password, ha fusionado a un sólo autenticador, pero hasta que no introduzca la contraseña anterior - que no me deja cambiar - no puedo iniciar sesión. Conclusión "Deadlock" de libro por un mal diseño de seguridad. 

Después de dos días migrando cosas, aún me quedan un par de tarjetas bancarias que por motivos "corner case" aún no he conseguido migrar, y una cuenta de servicios de la empresa que por geo-location tampoco me permite procesar, pero más o menos lo tengo todo. Pero mientras pasaba por este proceso, me imaginaba a mi madre, y a muchas, muchas, muchas personas que tienen que pasar por aquí recordando que yo entiendo qué me están pidiendo, qué me está pasando, cuál es la situación en la que estoy en todo momento, pero que para ellas puede ser un dolor increíble.

La nueva "Simple" Televisión

Esta parte, que ha sido una de ellas, no ha sido la única experiencia que he tenido estas últimas 72 horas con esto, ya que además he querido cambiarle una televisión a mi madre para quitarle el descodificador y que solo tuviera un mando - de la SmartTV - y que no se confundiera. Al final, su problema consiste en que enciende la Televisión y el Descodificador y que si todo va bien, no hay problema, coge el mando del desco y cambia los canales y ve la tele - que es lo único que ella quiere -. Pero... si usa el mando de la SmartTV para subir o bajar canal, la SmartTV cambia el Source y se va a modo TV quitando el HDMI 1 de su fuente, y adios televisión. Y mi mamá, de 74 años, piensa que "ya se me ha ido la televisión".

Pues bien, le dije, ¨te voy a cambiar la televisión que está vieja, y te voy a poner la tele en una app y quitamos un mando del medio". Precioso decir, imposible para ella. Al final, encender la televisión y me pide una cuenta de la empresa de SmartTV que tengo que crear con un QRCode - imaginaos a una persona de 74 años ante eso -, después me pide que instale una app en el terminal, así que hay que usar las cuentas de Apple para ponerla en el iPhone, la instalas, te autenticas en la app con un correo y una password, te manda un SMS como 2FA, luego sigues un Wizzard de permisos para la app, y si quieres las noticias de la compañía de la televisión, las ofertas, los datos que le quieres dar de la app, y luego te pide el código que ves en la pantalla de la televisión de 14 dígitos, para darla de alta en tu app.

Y todo eso, en la primera pantalla de configuración de la SmartTV. 

Después de más de 20 pasos y una hora de configuración, con las ofertas de Amazon Prime gratis un mes, la de Apple TV, de quitar las apps de SmartThings para IoT, las autenticaciones en las diferentes apps, el inferfaz usa controles de usuario de tabs arriba, con líneas de vídeos y apps en un scroll infinito para abajo, y paneles que se expanden en los laterales. Así que me pongo con mi madre a enseñarle, y después de decirle 

"no, esa película no la puedes ver porque es de una promoción de un mes gratis de Apple TV y te lleva a esa app. Dale para atrás. Vaya, no sale. Pues dale al inicio. Ahora vete a la sección apps. Sí, tienes que bajar. Con las flechas. Ahora. Dale al ok. ¿El ok? Ah, espera, en este mando es distinto, el ok, es ese cuadrado con una flecha que sale de él. Sí, ahí. Ahora dale a la app. Sí, no te sale el canal que tenías antes, porque se personaliza con tus datos de navegación, así que hasta que no lo veas varias veces no te lo va a poner en su sitio, así que tienes que entrar en la guía. Es ese icono con unas rayas arriba a la izquierda. Sube con las flechas. Ahora entra, y sale la guía, ahora baja hasta que encuentres el canal. Sí, sigue bajando que hay cientos de canales. Ahora dale al ok. Sí esa es la ficha del canal. Dale al ok. No, que le has dado a la flecha y te has movido. Vuelve atrás. No, te has ido a la guía otra vez, era que movieras la flecha a la izquierda. No pasa nada vuelve a bajar. Sí, sé que son muchos... "

Pues bueno, le he quitado al nueva SmartTV, y le hemos puesto el sistema del desco (con una sola televisión) y al mando de la televisión anterior, para que no lo toque, Mi Survivor ha decidido ponerle celo a todos los botones menos al de encender y apagar, para que sepa que ese mando solo es para encender la televisión y nunca lo cambie de Source. Y no son pocos los que hacen eso.

Figura 3: Mandos "simples"

El MacBook Pro no arranca

Ya la última de las aventuras con la "shittización" de la tecnología, ha sido con mi MacBook Pro, que ha decidido no arrancar esta mañana - por eso estoy escribiendo el post tan tarde -. No tiene botón de hard-reset, la batería está cargando, pero no arranca. La última vez que me pasó eso, tuve que esperar dos días a que descargara toda la batería, y empezar de nuevo a cargarlo, y entonces funcionó, pero no tengo ni idea de qué le ha pasado. Tengo copia de seguridad de todo, así que no hay problema, pero tengo la seguridad de que si lo llevo a la tienda Apple me van a decir:

"Está roto, no se puede recuperar nada, compre otro". 

UPDATED: 20 horas después, se ha descargado y ha arrancado el MacBook Pro... otra vez como nuevo. Sin comprar ningún otro.

En resumen, menos mal que estoy al día de la tecnología y entiendo cómo funciona, entiendo qué está mal hecho en los sistemas, y al menos sé qué debo hacer para avanzar desde una situación a otra para conseguir arreglar el segundo paso, pero hablando de esto hace unos meses con un viejo colega de armas, sentados cómodamente, enumerábamos la cantidad de productos que eran fáciles, guays, sencillos y que se han "Shitted".

Unos meses después, os estoy escribiendo este artículo, porque cada vez vamos más rápido sacando tecnología, cada vez tiene menos QA, cada vez los UX son más "shitted" por permisos, seguridad, necesidades de negocio, etc... y hacen que las funciones core (como en el ejemplo de "ver la tele") estén cada vez más lejos de los usuarios. Recordad que os conté el lío que tuve con el bug de UX en WhatsApp solo por el tamaño de letra...

¿Tienes alguna experiencia similar? Déjamela en comentarios que me encantará leerla...

¡Saludos Malignos!

Autor: Chema Alonso (Contactar con Chema Alonso)