Una firma digital es un mecanismo de cifrado utilizado para verificar la autenticidad e integridad de los datos digitales. Podemos considerarla una versión digital de las firmas manuscritas habituales pero con mayores niveles de complejidad y seguridad.
En términos simples, podemos describir una firma digital como un código adjunto a un mensaje o documento. Después de la creación, el código sirve como prueba de que el mensaje no ha sido manipulado en el camino desde el remitente hasta el destinatario.
Aunque el concepto de proteger las comunicaciones mediante criptografía se remonta a la antigüedad, los esquemas de firma digital se convirtieron en una posible realidad en la década de 1970 gracias al desarrollo de la criptografía de clave pública (PKC). Entonces, para saber cómo funcionan las firmas digitales, primero debemos comprender los conceptos básicos de las funciones hash y la criptografía de clave pública.
Funciones hash
El hash es uno de los elementos básicos de un sistema de firma digital. El proceso de hash implica convertir datos de cualquier tamaño en una salida de tamaño fijo. Esto se hace mediante un tipo especial de algoritmo conocido como funciones hash. La salida generada por una función hash se conoce como valor hash o resumen del mensaje.
Cuando se combinan con criptografía, las llamadas funciones hash criptográficas se pueden utilizar para crear un valor hash (resumen) que actúa como una huella digital única. Esto significa que cualquier cambio en los datos de entrada (mensaje) puede resultar en una salida completamente diferente (valor hash). Es por eso que las funciones hash criptográficas se utilizan ampliamente para verificar la autenticidad de los datos digitales.
Criptografía de clave pública (PKC)
La criptografía de clave pública o PKC se refiere a un criptosistema que utiliza un par de claves: una clave pública y una clave privada. Las dos claves están relacionadas matemáticamente y pueden usarse para cifrar datos y firmas digitales.
PKC como herramienta criptográfica se considera más segura que los métodos primitivos de cifrado simétrico. Mientras que los sistemas más antiguos dependían de la misma clave para cifrar y descifrar información, PKC permite cifrar los datos utilizando la clave pública y descifrarlos utilizando la clave privada correspondiente.
Aparte de eso, el sistema PKC también se puede aplicar para generar firmas digitales. El proceso consiste en aplicar hash a un mensaje (o datos digitales) junto con la clave privada del firmante, después de lo cual el destinatario del mensaje puede verificar si la firma es válida utilizando la clave pública proporcionada por el firmante.
En algunas situaciones, las firmas digitales pueden incluir cifrado, pero no siempre es así. Por ejemplo, la cadena de bloques de Bitcoin utiliza PKC y firmas digitales pero no hay cifrado en este proceso, al contrario de lo que mucha gente cree. Técnicamente, Bitcoin implementa lo que se llama algoritmo de firma digital de curva elíptica (ECDSA) para autenticar transacciones.
Cómo funcionan las firmas digitales
En el campo de las monedas digitales, un sistema de firma digital suele constar de tres pasos básicos: Hashing, Firma y Verificación.
Fragmentación de datos
El primer paso es codificar el mensaje o los datos digitales. Esto se hace pasando los datos a través de un algoritmo hash para que se genere un valor hash (es decir, un resumen del mensaje). Como se mencionó anteriormente, los mensajes pueden variar mucho en tamaño, pero cuando se aplica el hash, todos los valores hash tienen la misma longitud. Ésta es la propiedad básica de la función hash.
Sin embargo, no es necesario aplicar hash a los datos para producir una firma digital porque se puede utilizar una clave privada para firmar un mensaje que nunca ha sido sometido a hash. Pero en el caso de las criptomonedas, los datos siempre se procesan mediante hash porque tratar con datos de longitud fija facilita todo el proceso.
la firma
Una vez procesada la información, el remitente del mensaje debe firmarla. Este es el momento donde entra en juego la criptografía de clave pública. Existen varios tipos de algoritmos de firma digital y cada uno tiene su propio mecanismo mediante el cual funciona. Pero básicamente el mensaje hash se firma utilizando una clave privada y el destinatario del mensaje puede verificar su validez utilizando la clave pública simétrica (proporcionada por el firmante).
Es decir, si no se incluye la clave privada cuando se genera la firma, el destinatario del mensaje no podrá utilizar la clave pública simétrica para verificar su autenticidad. El remitente del mensaje genera tanto la clave pública como la privada, pero solo la clave pública se comparte con el receptor del mensaje.
Cabe señalar que las firmas digitales están directamente vinculadas al contenido de cada mensaje. A diferencia de las firmas manuscritas que tienden a ser las mismas independientemente del mensaje, cada mensaje firmado digitalmente tendrá una firma digital diferente.
Verificación
Tomemos un ejemplo para ilustrar todo el proceso hasta el último paso, que es la verificación. Imagine que Alice le escribe un mensaje a Bob, lo codifica y luego combina el valor hash con su clave privada para crear una firma digital. La firma actuará como una huella digital única para ese mensaje.
Cuando Bob recibe el mensaje, puede verificar la autenticidad de la firma digital utilizando la clave pública que proporciona Alice. De esta manera, Bob puede estar seguro de que Alice creó la firma porque solo ella tiene la clave privada que coincide con esta clave pública (al menos eso). es lo que esperamos).
Por lo tanto, es importante que Alice mantenga la clave privada en un lugar secreto para que, si alguien más consigue la clave privada de Alice, pueda crear firmas digitales y pretender ser Alice (suplantarla). En el contexto de Bitcoin, esto significa que cualquiera puede usar la clave privada de Alice para transferir o gastar sus bitcoins sin su permiso.
¿Por qué son importantes las firmas digitales?
Las firmas digitales se utilizan a menudo para lograr tres resultados: integridad de los datos, autenticación y no repudio.
Integridad de los datos. Bob puede verificar que el mensaje de Alice no se modificó después de enviarlo, ya que cualquier modificación del mensaje daría como resultado una firma completamente diferente.
Documentación. Siempre que la clave privada de Alice se mantenga segura y confidencial, Bob puede usar la clave pública para confirmar que las firmas digitales fueron creadas por Alice y nadie más.
No negación. Una vez creada una firma, Alice no podrá negarla en el futuro a menos que su clave privada esté comprometida.
Casos de uso
Las firmas digitales se pueden aplicar a diferentes tipos de documentos y certificados digitales. Como tal, tiene muchas aplicaciones. Algunos de los casos de uso más comunes incluyen:
tecnologías de la información. Mejorar la seguridad de los sistemas de comunicaciones en línea.
Finanzas. Las firmas digitales se pueden utilizar para auditorías, informes de gastos, acuerdos de préstamo y más.
legal. Firma digital para todo tipo de contratos comerciales y acuerdos legales, incluidos documentos gubernamentales.
cuidado de la salud. Las firmas digitales pueden prevenir el fraude en recetas y registros médicos.
Cadena de bloques. Los sistemas de firma digital garantizan que sólo los propietarios legítimos de monedas digitales puedan firmar una transacción para transferir fondos (siempre que sus claves privadas no estén comprometidas).
Restricciones
Los principales desafíos que enfrenta la firma digital dependen de al menos tres requisitos:
Algoritmo. La calidad de los algoritmos utilizados en los sistemas de firma digital es muy importante. Esto incluye la elección de funciones hash y sistemas criptográficos confiables.
Implementación. Si los algoritmos son buenos pero la implementación no, entonces es probable que el sistema de firma digital tenga fallas.
Clave privada. Si las claves privadas se filtran o se ven comprometidas de alguna manera, ciertas propiedades como el no repudio y otras quedarán invalidadas. Para los usuarios de criptomonedas, perder la clave privada puede provocar pérdidas financieras importantes.
Firmas electrónicas y firmas digitales
En pocas palabras, las firmas digitales se relacionan con un tipo específico de firma electrónica que se refiere a cualquier método electrónico de firma de documentos y mensajes. Por tanto, todas las firmas digitales son firmas electrónicas, pero no siempre ocurre lo contrario.
La principal diferencia entre ellos es el método de autenticación. Las firmas digitales utilizan sistemas criptográficos como funciones hash, cifrado de clave pública y técnicas de cifrado.
Pensamientos finales
Las funciones de hash y la criptografía de clave pública son el núcleo de los sistemas de firma digital y ahora se aplican a una amplia gama de casos de uso. Si se implementan correctamente, las firmas digitales pueden aumentar la seguridad, garantizar la integridad y facilitar la autenticación de todo tipo de datos digitales.
En el mundo de blockchain, las firmas digitales se utilizan para firmar y autorizar transacciones de criptomonedas. Son particularmente importantes en Bitcoin porque las firmas garantizan que las monedas sólo puedan ser gastadas por personas que posean las claves privadas correspondientes.
Aunque llevamos años utilizando firmas tanto electrónicas como digitales, todavía hay mucho margen de crecimiento. Gran parte de la burocracia actual todavía depende del papeleo, pero probablemente veremos una mayor adopción de sistemas de firma digital a medida que avancemos hacia un sistema más digital.
