Comparativa de algoritmos de cifrado simétrico aplicados a imágenes en escala de grises

Abstract

La Criptografía es la disciplina que estudia procesos para codificar y decodificar información para que solo personas autorizadas puedan operar sobre el mensaje para trasmitirlo y sean capaces de recibirlo de manera comprensible. Diversas técnicas de encriptación se han utilizado a lo largo de la historia y continúan empleándose en la actualidad, abarcando cada vez más campos de aplicación. Existe un gran número de algoritmos disponibles que varían en complejidad y seguridad, dependiendo del tipo de comunicación y la sensibilidad de la información que va a ser compartida. En este trabajo se analizan algoritmos de cifrado simétrico aplicados a imágenes en escala de grises. Se evalúan cifrados por bloques —AES, ARC2, Blowfish, CAST, DES, 3DES— y cifrados por flujo —ARC4, Salsa20 y ChaCha20—, a través de métricas como tiempo de ejecución, uso de memoria, uso de CPU, entropía, desviación máxima, desviación irregular, desviación respecto del histograma uniforme, correlación, tasa de cambio del número de píxeles, intensidad promedio de cambio unificada y relación señal-ruido pico. La metodología incluye un pipeline automatizado que realiza la conversión a escala de grises, recortes proporcionales, cifrado con modificación controlada de píxeles y generación de gráficas de los resultados. Se desarrollan scripts en Python, buscando precisión en la medición del uso de recursos computacionales y robustez criptográfica. Los resultados evidencian un compromiso entre eficiencia y seguridad en algunos algoritmos, como 3DES y ARC2 mientras que AES y ARC4 se destacan en velocidad o bajo consumo de recursos. El estudio contribuye a identificar el algoritmo óptimo según el escenario de uso.