CRYSTALS-Kyber.

CRYSTALS-Kyber es un mecanismo de encapsulación de claves (KEM) cuya seguridad se reduce al problema Module Learning With Errors (MLWE) sobre retículos estructurados. El NIST lo seleccionó como KEM PQC principal en 2022 y lo finalizó como FIPS 203 (ML-KEM) en agosto de 2024. El estándar define tres conjuntos de parámetros —ML-KEM-512, ML-KEM-768 y ML-KEM-1024— orientados a las categorías de seguridad NIST 1, 3 y 5, con claves públicas de aproximadamente 800, 1184 y 1568 bytes y textos cifrados de tamaño comparable.

Internamente, un esquema de clave pública IND-CPA se refuerza hasta convertirse en un KEM IND-CCA2 mediante una transformación de Fujisaki–Okamoto: la desencapsulación vuelve a cifrar el mensaje recuperado y rechaza cualquier discrepancia, de modo que un texto cifrado manipulado produce una clave de "rechazo implícito" pseudoaleatoria en lugar de filtrar secretos. Dado que un adversario del tipo "almacenar ahora, descifrar después" podría archivar el tráfico actual para una futura computadora cuántica, Kyber se despliega en modo híbrido (por ejemplo X25519MLKEM768), donde un atacante debe romper tanto la mitad clásica como la poscuántica.

La seguridad de la implementación importa tanto como la matemática. La divulgación de KyberSlash (2024) mostró que una división entera dependiente del secreto por el módulo q = 3329 se ejecutaba en tiempo variable en muchas CPU; medir el tiempo de la desencapsulación de textos cifrados falsificados podía recuperar bits de la clave. KyberSlash1 y KyberSlash2 se corrigieron en el código de referencia (diciembre de 2023) sustituyendo las divisiones por multiplicaciones, y las correcciones se propagaron a liboqs, PQClean, CIRCL, AWS-LC y Botan.

flowchart LR
  KG[Generacion de claves] --> PK[Clave publica pk]
  KG --> SK[Clave secreta sk]
  PK --> ENC[Encapsular: elegir m, derivar K y texto cifrado c]
  ENC --> C[Texto cifrado c]
  ENC --> KS1[Secreto compartido K]
  C --> DEC[Desencapsular con sk mas verificacion de recifrado FO]
  SK --> DEC
  DEC -->|coincide| KS2[Mismo secreto compartido K]
  DEC -->|discrepancia| REJ[Rechazo implicito: clave pseudoaleatoria]