Tanda tangan digital adalah mekanisme kriptografi yang digunakan untuk memverifikasi keaslian dan integritas data digital. Kita dapat menganggapnya sebagai versi digital dari tanda tangan tulisan tangan konvensional, namun dengan tingkat kerumitan dan keamanan yang lebih tinggi.

Sederhananya, tanda tangan digital dapat kita gambarkan sebagai kode yang dilampirkan pada suatu pesan atau dokumen. Setelah dibuat, kode tersebut bertindak sebagai bukti bahwa pesan tersebut tidak diubah dalam perjalanan dari pengirim ke penerima.

Meskipun konsep perlindungan komunikasi dengan menggunakan kriptografi berasal dari zaman kuno, skema tanda tangan digital menjadi kenyataan pada tahun 1970-an berkat perkembangan kriptografi kunci publik (PKC). Jadi, untuk memahami bagaimana tanda tangan digital bekerja, kita perlu terlebih dahulu memahami dasar-dasar fungsi hash dan kriptografi kunci publik.


Fungsi hash

Hashing adalah salah satu elemen dasar dari sistem tanda tangan digital. Proses hashing adalah mengubah data berukuran apa pun menjadi output berukuran tetap. Ini dilakukan menggunakan sejenis algoritma khusus yang dikenal sebagai fungsi hash. Output yang dihasilkan oleh fungsi hash dikenal sebagai nilai hash atau digest pesan.

Dalam kombinasi dengan kriptografi, fungsi hash kriptografis yang disebut dapat digunakan untuk menghasilkan nilai hash (digest) yang bertindak sebagai sidik jari digital unik. Ini berarti bahwa setiap perubahan pada data masukan (pesan) akan menghasilkan hasil yang berbeda (nilai hash). Itulah sebabnya fungsi hash kriptografis banyak digunakan untuk memverifikasi data digital.


Kriptografi kunci publik (PKC)

Kriptografi kunci publik atau PKC adalah sistem kriptografi yang menggunakan sepasang kunci: satu kunci publik dan satu kunci privat. Kedua kunci tersebut terkait secara matematis dan dapat digunakan untuk enkripsi data serta tanda tangan digital.

Sebagai alat enkripsi, PKC lebih aman daripada metode enkripsi simetris yang lebih sederhana. Sementara sistem lama bergantung pada kunci yang sama untuk enkripsi dan dekripsi informasi, PKC memungkinkan enkripsi data menggunakan kunci publik dan dekripsi data menggunakan kunci privat yang sesuai.

Selain itu, skema PKC juga dapat diterapkan saat membuat tanda tangan digital. Pada dasarnya, prosesnya terdiri dari hashing pesan (atau data digital) bersama dengan kunci privat penandatangan. Kemudian penerima pesan dapat memverifikasi apakah tanda tangan tersebut valid dengan menggunakan kunci publik yang diberikan oleh penandatangan.

Dalam beberapa situasi, tanda tangan digital dapat mencakup enkripsi, tetapi ini tidak selalu terjadi. Misalnya, blockchain Bitcoin menggunakan PKC dan tanda tangan digital, tetapi, terlepas dari pendapat banyak orang, tidak ada enkripsi dalam proses ini. Secara teknis, Bitcoin menggunakan algoritma tanda tangan digital pada kurva elips (ECDSA) untuk otentikasi transaksi.


Bagaimana tanda tangan digital bekerja

Dalam konteks cryptocurrency, sistem tanda tangan digital biasanya terdiri dari tiga tahap utama: hashing, penandatanganan, dan verifikasi.

Hashing data

Langkah pertama adalah hashing pesan atau data digital. Ini dilakukan dengan mengirim data melalui algoritma hashing untuk menghasilkan nilai hash (yaitu digest pesan). Seperti yang disebutkan, pesan dapat sangat berbeda dalam ukuran, tetapi ketika di-hash, semua nilai hash mereka memiliki panjang yang sama. Ini adalah sifat dasar dari fungsi hash.

Namun, hashing data tidak wajib untuk membuat tanda tangan digital, karena kunci privat dapat digunakan untuk menandatangani pesan yang sama sekali tidak di-hash. Tetapi untuk cryptocurrency, data selalu di-hash, karena bekerja dengan digest berukuran tetap menyederhanakan keseluruhan proses.

Penandatanganan

Setelah hashing informasi, pengirim pesan perlu menandatangani pesan tersebut. Ini adalah saat kriptografi kunci publik berperan. Ada beberapa jenis algoritma tanda tangan digital, masing-masing dengan mekanisme tersendiri. Tetapi pada dasarnya, pesan yang telah di-hash akan ditandatangani dengan kunci privat, dan penerima pesan kemudian dapat memverifikasi keasliannya menggunakan kunci privat yang sesuai (yang diberikan oleh penandatangan).

Dengan kata lain, jika kunci privat tidak diaktifkan saat membuat tanda tangan, penerima pesan tidak akan dapat menggunakan kunci publik yang sesuai untuk memverifikasi keasliannya. Baik kunci publik maupun kunci privat dihasilkan oleh pengirim pesan, tetapi kunci publik dikirimkan kepada penerima.

Perlu dicatat bahwa tanda tangan digital terkait langsung dengan konten setiap pesan. Dengan cara ini, berbeda dengan tanda tangan tulisan tangan, yang cenderung sama terlepas dari pesan, setiap pesan dengan tanda tangan digital akan memiliki tanda tangan digital yang berbeda.

Verifikasi

Mari kita ambil contoh untuk menggambarkan seluruh proses hingga langkah terakhir verifikasi. Bayangkan Alice menulis pesan kepada Bob, meng-hash-nya, dan kemudian menggabungkan nilai hash dengan kunci privatnya untuk membuat tanda tangan digital. Tanda tangan tersebut akan berfungsi sebagai sidik jari digital unik dari pesan ini.

Ketika Bob menerima pesan, dia dapat memverifikasi keaslian tanda tangan digital dengan menggunakan kunci publik yang diberikan oleh Alice. Dengan cara ini, Bob dapat yakin bahwa tanda tangan tersebut dibuat oleh Alice, karena hanya dia yang memiliki kunci privat yang sesuai dengan kunci publik ini (setidaknya, itulah yang kita harapkan).

Oleh karena itu, sangat penting bagi Alice untuk menjaga kunci privatnya tetap rahasia. Jika orang lain mendapatkan kunci privat Alice, mereka dapat membuat tanda tangan digital dan mengaku sebagai Alice. Dalam konteks Bitcoin, ini berarti bahwa seseorang dapat menggunakan kunci privat Alice untuk memindahkan atau membelanjakan Bitcoin-nya tanpa izinnya.


Mengapa tanda tangan digital itu penting?

Tanda tangan digital sering digunakan untuk mencapai tiga hasil: integritas data, otentikasi, dan non-repudiation.

  • Integritas data. Bob dapat memastikan bahwa pesan Alice tidak berubah dalam perjalanan. Setiap modifikasi pada pesan akan menghasilkan tanda tangan yang sama sekali berbeda.

  • Otentikasi. Dengan asumsi bahwa kunci privat Alice disimpan dengan aman, Bob dapat menggunakan kunci publiknya untuk memverifikasi bahwa tanda tangan digital telah dibuat oleh Alice dan bukan oleh orang lain.

  • Non-repudiation. Begitu tanda tangan dihasilkan, Alice tidak dapat menyangkal bahwa dia telah menandatanganinya di masa depan, kecuali jika kunci privatnya telah dikompromikan.


Kasus penggunaan

Tanda tangan digital dapat diterapkan pada berbagai jenis dokumen digital dan sertifikat. Dengan cara ini, mereka memiliki beberapa aplikasi. Beberapa kasus penggunaan yang paling umum adalah:

  • Teknologi informasi: meningkatkan keamanan sistem komunikasi internet.

  • Keuangan: tanda tangan digital dapat diterapkan pada audit, laporan pengeluaran, kontrak kredit, dan banyak lagi.

  • Regulasi hukum: penandatanganan digital dari semua jenis kontrak bisnis dan perjanjian hukum, termasuk dokumen pemerintah.

  • Kesehatan: tanda tangan digital dapat mencegah pemalsuan resep dan kartu medis.

  • Blockchain: skema tanda tangan digital menjamin bahwa hanya pemilik cryptocurrency yang sah yang dapat menandatangani transaksi untuk memindahkan dana (asalkan kunci privat mereka tidak dikompromikan).


Pembatasan

Masalah utama yang dihadapi skema tanda tangan digital didasarkan pada setidaknya tiga persyaratan:

  • Algoritma: kualitas penting dari algoritma yang digunakan dalam skema tanda tangan digital. Ini termasuk pemilihan fungsi hash dan sistem kriptografi yang terpercaya.

  • Implementasi: jika algoritma baik tetapi implementasinya tidak ada, sistem tanda tangan digital kemungkinan besar akan memiliki kelemahan.

  • Kunci privat: jika kunci privat hilang atau dikompromikan dengan cara apapun, sifat otentikasi dan non-repudiation akan dibatalkan. Bagi pengguna cryptocurrency, kehilangan kunci privat dapat menyebabkan kerugian finansial yang signifikan.


Tanda tangan elektronik vs tanda tangan digital

Tanda tangan digital adalah salah satu jenis tertentu dari tanda tangan elektronik, yang mencakup metode elektronik apapun untuk menandatangani dokumen dan pesan. Dengan cara ini, semua tanda tangan digital adalah tanda tangan elektronik, tetapi tidak sebaliknya.

Perbedaan utama antara keduanya adalah dalam metode otentikasi. Tanda tangan digital menggunakan sistem kriptografi, seperti fungsi hash, kriptografi kunci publik, dan metode enkripsi.


Kesimpulan

Fungsi hash dan kriptografi kunci publik adalah dasar dari sistem tanda tangan digital, yang saat ini memiliki banyak kasus penggunaan. Jika diterapkan dengan benar, tanda tangan digital dapat meningkatkan keamanan, memastikan integritas, dan memudahkan otentikasi semua jenis data digital.

Dalam bidang blockchain, tanda tangan digital digunakan untuk menandatangani dan mengotorisasi transaksi kripto. Mereka sangat penting untuk Bitcoin, karena tanda tangan menjamin bahwa koin hanya dapat dibelanjakan oleh orang-orang yang memiliki kunci privat yang sesuai.

Meskipun kita telah menggunakan baik tanda tangan elektronik maupun tanda tangan digital selama bertahun-tahun, masih ada ruang untuk pertumbuhan. Sebagian besar birokrasi saat ini masih berbasis pada pekerjaan kertas, tetapi kita kemungkinan akan menyaksikan adopsi tanda tangan digital yang lebih luas saat kita beralih ke sistem pemrosesan data yang lebih digital.