Entendiendo las Rainbow Tables: ¿Qué son y Cómo Funcionan?

Con un nombre que recuerda a un juego infantil, las tablas arcoíris son una herramienta poderosa utilizada para descifrar contraseñas. Muchas personas, tanto dentro como fuera de la legalidad, las emplean con distintos fines: algunos buscan beneficios personales, mientras que otros, como expertos en seguridad, las usan para evaluar la eficacia de los estándares de seguridad actuales. Las tablas arcoíris, también conocidas como rainbow tables, permiten descubrir contraseñas en cuestión de segundos bajo ciertas circunstancias. En este artículo, exploraremos en detalle qué son las rainbow tables, cómo funcionan y por qué también pueden representar una amenaza significativa para la seguridad de tus datos. 

Hashing de Contraseñas: Un Breve Resumen

Antes de profundizar en las rainbow tables, es importante entender el concepto de hashing. El hashing es un proceso que convierte una entrada (como una contraseña) en una cadena de texto aparentemente aleatoria de longitud fija, conocida como hash. Los algoritmos de hashing están diseñados para ser unidireccionales, lo que significa que no se puede revertir el hash para obtener la entrada original.

Los hashes son útiles porque permiten almacenar contraseñas de forma segura. En lugar de guardar la contraseña original en texto plano, el sistema guarda el hash. Cuando un usuario intenta iniciar sesión, el sistema hashea la contraseña proporcionada y la compara con el hash almacenado.

¿Qué son las Rainbow Tables?

Las rainbow tables son herramientas utilizadas para descifrar contraseñas. A grandes rasgos, son bases de datos precomputadas que contienen el hash de diversas contraseñas posibles. Estas tablas permiten a los hackers recuperar contraseñas en texto plano a partir de sus hashes, lo que facilita enormemente el proceso de crackeo de contraseñas.

Hoy en día, las contraseñas ya no se almacenan sin cifrar, o al menos eso se espera. Cuando los usuarios de una plataforma crean una clave de acceso para su cuenta, esta secuencia de caracteres no se guarda en texto plano en una base de datos, ya que sería inseguro. Si un hacker lograra acceder a esa base de datos, tendría un acceso fácil a todas las cuentas de los usuarios.

Para sectores como el eCommerce, la banca en línea o los servicios gubernamentales online, esto tendría consecuencias desastrosas. En lugar de ello, los servicios online utilizan diversos mecanismos criptográficos para cifrar las contraseñas de sus usuarios, de modo que en las bases de datos solo aparezca un valor hash (valor resumen) de la clave.

Incluso conociendo la función criptográfica utilizada, no es posible deducir la contraseña a partir de este valor hash, ya que el proceso no puede revertirse. Esto lleva a los ciberdelincuentes a recurrir a ataques de fuerza bruta, donde un programa intenta "adivinar" la secuencia correcta de caracteres que constituye la contraseña, probando tantas combinaciones como sea necesario.

Este método puede combinarse con los llamados "diccionarios" de contraseñas. En estos archivos, que circulan libremente en Internet, se encuentran numerosas contraseñas que son muy populares o ya han sido interceptadas en el pasado. Los hackers prueban primero todas las contraseñas del diccionario, ahorrando tiempo. Sin embargo, dependiendo de la complejidad de las contraseñas (longitud y tipo de caracteres), este proceso puede llevar más tiempo y recursos de lo esperado.

Las tablas rainbow, también disponibles en la Red y utilizadas para descifrar contraseñas, van un paso más allá de los diccionarios. Estos archivos, que pueden tener varios cientos de gigabytes, contienen un listado de claves junto con sus valores hash, aunque de forma incompleta. Para reducir su tamaño y necesidad de espacio en memoria, se crean cadenas de valores a partir de las cuales pueden reconstruirse fácilmente los demás valores. Con estas tablas, los valores hash encontrados en una base de datos pueden ordenarse con sus claves en texto plano.

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¿Cómo Funcionan las Rainbow Tables?

Para entender cómo funcionan las tablas arcoiris, es útil revisar la mecánica de los algoritmos de cifrado, ya que esto facilita la comprensión de las ventajas de estas listas de búsqueda y el llamado compromiso tiempo-espacio.

Desde la implementación de funciones hash criptográficas en el cifrado, los algoritmos han evolucionado constantemente. Los estándares que hace diez años se consideraban seguros hoy se ven como vulnerabilidades serias. Sin embargo, todos estos algoritmos tienen algo en común: el contenido que debe cifrarse se procesa mediante diversos algoritmos hasta que se genera un valor hash. Este valor resumen es típicamente una cadena hexadecimal de longitud fija, independientemente del tamaño del contenido inicial. Por ejemplo, al final del proceso, siempre se obtiene un valor hash de 128 bits.

Aspectos Clave del Cifrado

1. Consistencia del Hash: La misma entrada siempre genera el mismo valor hash, lo que permite que este valor funcione como una suma de verificación (checksum). El sistema solo autoriza el acceso cuando los valores hash coinciden.

2. Unicidad del Hash: Un valor hash debe ser único para cada entrada diferente. Dos entradas distintas no deberían producir el mismo valor resumen, ya que solo la unicidad garantiza que se ha ingresado la clave correcta. Aunque es imposible evitar completamente las colisiones (cuando dos entradas diferentes generan el mismo hash), las funciones hash modernas y los valores hash de longitud adecuada intentan minimizar este riesgo.

3. Irreversibilidad del Hash: Los valores resumen no son reversibles, lo que significa que no se puede deducir el contenido original (la clave) a partir del valor hash. Por lo tanto, no es posible descifrar valores hash; solo pueden reconstruirse mediante la repetición del proceso de hashing con diferentes entradas.

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Funciones de Reducción

Las rainbow tables no se generan durante un ataque, sino previamente, para que los hackers puedan utilizarlas para encontrar contraseñas de acceso. Sin embargo, debido a su gran tamaño, se aplica una función de reducción para ahorrar espacio de almacenamiento. Esta función convierte un valor hash en un texto plano, no devolviendo la contraseña original, sino generando un texto completamente nuevo.

Este nuevo texto se convierte nuevamente en un valor hash, y este proceso se repite muchas veces, creando una cadena. En la tabla final solo se almacenan la primera contraseña y el último valor hash de la cadena. Con esta información y usando las mismas funciones de reducción, se pueden reconstruir todos los demás valores. El valor hash que se desea romper se reduce y se convierte en un hash repetidamente, comprobando cada resultado con los valores en la tabla para encontrar la contraseña correspondiente.

El desafío al crear una tabla es asegurarse de que la palabra inicial de una cadena no aparezca como texto plano en otra cadena anterior.

Compromiso Espacio-Tiempo

Este método reduce significativamente el tamaño de las tablas, aunque aún pueden tener varios cientos de gigabytes. Se habla de un compromiso espacio-tiempo cuando se reduce la memoria a costa de una ejecución más lenta o, inversamente, se reduce el tiempo de ejecución incrementando el uso de la memoria. Un ataque de fuerza bruta necesita muy poco espacio porque los cálculos criptográficos comienzan de cero en cada ataque. En cambio, una tabla que contiene miles de millones de contraseñas junto con sus valores hash ocupa mucha memoria, aunque puede descifrar muy rápido.

Las rainbow tables representan un equilibrio, ya que también realizan cálculos en tiempo real, pero a pequeña escala, reduciendo significativamente las necesidades de memoria en comparación con las tablas completas.

Mecánica de las Rainbow Tables

La situación inicial es esta: dado un valor hash, se pretende descubrir la contraseña que lo originó. Primero, se busca este valor en la lista. Si se encuentra al comienzo o al final de una cadena, es fácil encontrar la contraseña, pues solo es necesario reconstruir los pasos de la cadena hasta obtener el resultado deseado. ¿Qué ocurre cuando el valor hash no se encuentra en la tabla?

En ese caso, se comienza reduciendo el valor con la misma función usada para crear la cadena. El resultado se convierte nuevamente en un hash, proceso conocido como hashear, y se repite tantas veces como sea necesario hasta encontrar el valor hash en algún punto final. Esto no significa que se haya encontrado la contraseña, pero sí la cadena en la cual se esconde el valor hash. Luego, se comienza en el punto inicial de la cadena y se alterna entre reducción y hashing hasta encontrar el valor hash buscado y, con él, la contraseña en texto plano.

Este método permite a los atacantes optimizar los recursos, reduciendo el tiempo necesario para descifrar contraseñas y destacando la importancia de entender y protegerse contra el uso de rainbow tables en la seguridad informática.

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¿Cómo Proteger tus Datos contra las Rainbow Tables?

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