Decodificador del cifrado César: cifra y descifra cualquier desplazamiento

Julio César describió su cifrado en una carta a Cicerón hacia el año 50 a. C., lo que lo convierte en uno de los métodos de cifrado documentados más antiguos de la historia. César empleaba un desplazamiento de 3 posiciones: la A se cifraba como D, la B como E, y así sucesivamente. Suetonio, que escribió en el siglo II d. C., dejó constancia de que César también utilizaba un desplazamiento de 1 en cierta correspondencia, lo que sugiere que, ya en la antigüedad, se entendía que variar la clave constituía una medida de seguridad.

El cifrado se basa en la aritmética modular. Se asigna un número a cada letra: A=0, B=1, ..., Z=25. Para cifrar con un desplazamiento k, se calcula (letra + k) mod 26 y se convierte el resultado nuevamente en una letra. Para descifrar, se calcula (letra - k + 26) mod 26. El término +26 garantiza que el resultado sea siempre positivo en los casos en que la resta del desplazamiento daría un valor negativo. Se trata de la misma lógica matemática utilizada en la aritmética de los relojes: las 11 más 3 horas son las 2, no las 14.

El análisis de frecuencias como técnica de criptoanálisis fue descrito por primera vez por Al-Kindi, un matemático árabe del siglo IX, en su tratado titulado *Manuscrito sobre el descifrado de mensajes criptográficos*. Al-Kindi observó que, en cualquier idioma, ciertas letras aparecen con mayor frecuencia que otras y que este patrón de frecuencias se conserva en los cifrados por sustitución: la letra más frecuente en el texto cifrado probablemente corresponda a la letra más frecuente en el texto original. Este descubrimiento dejó obsoletos los cifrados de sustitución simple como herramienta de seguridad, aunque siguieron utilizándose en contextos educativos y recreativos.

ROT13 merece su propia historia. En la década de 1980, el sistema Usenet de Internet necesitaba una forma sencilla para que los usuarios ocultaran *spoilers* y contenido para adultos tras una barrera trivial. Se eligió ROT13 porque un desplazamiento de 13 posiciones es su propia operación inversa en un alfabeto de 26 letras: al aplicarlo dos veces se recupera el texto original, de modo que la misma función sirve tanto para ocultar como para revelar. Se implementó como una opción de menú en los programas lectores de noticias de Usenet y se convirtió en el primer uso generalizado de un sistema de cifrado en software de consumo, adelantándose una década al cifrado SSL/TLS.

En la enseñanza de la informática, el cifrado César es casi universalmente el primero que se enseña, y con razón. Introduce los conceptos de texto en claro, texto cifrado, clave, función de cifrado y función de descifrado de la forma más sencilla posible. El ataque de fuerza bruta (probar las 25 claves) introduce el concepto de espacio de claves y explica por qué un espacio de claves reducido resulta inseguro. El análisis de frecuencias introduce el criptoanálisis probabilístico. El cifrado César enseña más fundamentos de criptografía por línea de código que cualquier otro cifrado.

En las competiciones CTF (captura la bandera), las banderas codificadas mediante el cifrado César se encuentran entre los desafíos más comunes para principiantes. Por lo general, la bandera es una cadena como 'CTF{uryybjbeyq}', donde el contenido entre llaves está cifrado con ROT13 o algún otro desplazamiento César. El reto consiste en identificar la codificación y aplicar el desplazamiento correcto. El análisis de frecuencia con detección automática resuelve la mayoría de estos casos al instante, pero los jugadores experimentados de CTF también reconocen el resultado de ROT13 por su patrón: la distribución de caracteres del inglés en ROT13 se asemeja a la del inglés real, aunque con letras sistemáticamente alteradas.