Ciparparaksts ir kriptogrāfijas mehānisms, ko izmanto, lai pārbaudītu digitālo datu autentiskumu un integritāti. Mēs to varam uzskatīt par parastu ar roku rakstītu parakstu digitālo versiju, taču ar augstāku izsmalcinātības un drošības līmeni.

Vienkārši izsakoties, mēs varam raksturot digitālo parakstu kā kodu, kas pievienots ziņojumam vai dokumentam. Kad ziņojums ir ģenerēts, tas darbojas kā pierādījums tam, ka ziņojuma ceļā no sūtītāja līdz adresātam tas nav mainīts.

Saziņas kanālu drošības, izmantojot kriptogrāfiju, koncepcija aizsākās senos laikos, un digitāli parakstītas sistēmas parādījās tikai 1970. gados, attīstot publiskās atslēgas kriptogrāfiju. Šī iemesla dēļ, lai uzzinātu, kā darbojas ciparparaksts, mums vispirms ir jāsaprot jaukšanas funkciju un publiskās atslēgas kriptogrāfijas pamati.


Jaucējfunkcijas

Jaukšana ir viens no galvenajiem digitālā paraksta sistēmas elementiem. Jaukšanas process ietver jebkura izmēra datu pārveidošanu noteikta formāta izvadē. Tas tiek darīts, izmantojot īpaša veida algoritmu, kas pazīstams arī kā jaucējfunkcijas. Jaucējfunkcijas ģenerētos izvaddatus sauc par jaukšanas vai ziņojuma īssavilkumu.

Apvienojot ar kriptogrāfiju, tā dēvētās kriptogrāfiskās jaucējfunkcijas var izmantot, lai ģenerētu jaucēju (īpašumu), kas darbojas kā unikāls digitālais identifikators. Tas nozīmē, ka jebkuras izmaiņas ievadē (ziņojumā) rada pilnīgi atšķirīgu izvadi (jaucēju). Šī iemesla dēļ kriptogrāfiskās jaucējfunkcijas ir populārs rīks digitālo datu autentiskuma pārbaudei.


Publiskās atslēgas kriptogrāfija (PKC)

Publiskās atslēgas kriptogrāfija jeb PKC (no angļu valodas Publiskās atslēgas kriptogrāfija) attiecas uz kriptogrāfijas sistēmu, kas izmanto publisko (publisko) un privāto (privāto) atslēgu pāri. Abas matemātiski saistītās atslēgas var izmantot gan datu šifrēšanai, gan digitālā paraksta izveidošanai.

Kā šifrēšanas rīks PKC ir drošāks nekā tā simetriskais līdzinieks. Lai gan šādas mantotās sistēmas informācijas šifrēšanai un atšifrēšanai izmanto vienu un to pašu atslēgu, PKC ļauj šifrēt datus, izmantojot publisko atslēgu, un atšifrēt tos, tikai izmantojot atbilstošo privāto atslēgu.

Turklāt digitālo parakstu ģenerēšanai var izmantot publiskās atslēgas kriptogrāfiju. Būtībā šis process sastāv no ziņojuma (vai digitālo datu) jaukšanas kopā ar parakstītāja privāto atslēgu. Pēc tam ziņojuma saņēmējs varēs pārbaudīt paraksta derīgumu, izmantojot parakstītāja sniegto publisko atslēgu.

Dažos iespējamos variantos digitālie paraksti var ietvert šifrēšanu, kas nozīmē, ka šī funkcionalitāte nedarbojas pastāvīgi. Piemēram, Bitcoin blokķēde izmanto arī publiskās atslēgas kriptogrāfiju un ciparparakstus, taču pretēji plaši izplatītam uzskatam tās procesos nav šifrēšanas. No tehniskā viedokļa Bitcoin izmanto tā saukto eliptiskās līknes digitālā paraksta algoritmu (ECDSA), lai autentificētu savus darījumus.


Kā darbojas digitālais paraksts

Kriptovalūtu kontekstā digitālā paraksta sistēma bieži sastāv no trim galvenajiem posmiem: jaukšanas, paša parakstīšanas procesa un tā verifikācijas.

Datu jaukšana

Pirmais solis ir jaukt ziņojumu vai digitālos datus. Tas tiek darīts, apstrādājot informāciju, izmantojot jaukšanas algoritmu, lai ģenerētu pašu jaucēju (ziņojuma īssavilkumu). Kā minēts iepriekš, ziņojumu lielums var ievērojami atšķirties, taču pēc jaukšanas visas jaukšanas būs vienāda garuma. Šī ir viena no jaucējfunkcijas pamata īpašībām.

Tomēr datu jaukšana nav prasība, lai izveidotu ciparparakstu, jo ziņojuma parakstīšanai var izmantot privāto atslēgu. Bet, runājot par kriptovalūtām, dati vienmēr tiek sajaukti, jo darbs ar fiksēta garuma īssavilkumiem vienkāršo visu informācijas apstrādes procesu.

Paraksts

Kad dati ir sajaukti, ziņojuma sūtītājam tas ir jāparaksta, un šeit tiek izmantota publiskās atslēgas kriptogrāfija. Ir vairāki digitālā paraksta algoritmu veidi, no kuriem katram ir savs unikāls mehānisms. Bet jauktais ziņojums jebkurā gadījumā tiks parakstīts ar privāto atslēgu, un adresāts pēc tam var pārbaudīt tā autentiskumu, izmantojot atbilstošo publisko atslēgu (ko nodrošina parakstītājs).

Citiem vārdiem sakot, ja privātā atslēga nav iekļauta, veidojot parakstu, ziņojuma saņēmējs nevarēs izmantot atbilstošo publisko atslēgu, lai pārbaudītu tās derīgumu. Tā kā publisko un privāto atslēgu ģenerē ziņojuma sūtītājs, ar adresātu tiek koplietota tikai publiskā atslēga.

Ir vērts atzīmēt, ka digitālie paraksti ir tieši saistīti ar katra ziņojuma saturu. Tātad, atšķirībā no ar roku rakstītiem parakstiem, kas parasti ir vienādi neatkarīgi no dokumenta konteksta, katram digitāli parakstītam ziņojumam būs pilnīgi atšķirīgs digitālā paraksta ID.

Pārbauda

Apskatīsim to ar piemēru, lai labāk ilustrētu visu procesu līdz pēdējam posmam – satura pārbaudei. Iedomājieties, ka Alise raksta ziņojumu Bobam, sajauc to un pēc tam apvieno jaucējkodu ar savu privāto atslēgu, lai izveidotu digitālo parakstu. Šajā gadījumā paraksts darbojas kā šī konkrētā ziņojuma unikāls digitālais identifikators.

Kad Bobs saņem ziņojumu, viņš var pārbaudīt ciparparakstu, izmantojot Alises nodrošināto publisko atslēgu. Tādā veidā Boba var pārbaudīt, vai parakstu ir izveidojusi viņa, jo viņai vienīgajai pieder atbilstošā privātā atslēga (vismaz tā tam vajadzētu būt).

Šī iemesla dēļ Alisei ir ārkārtīgi svarīgi saglabāt savu privāto atslēgu noslēpumā. Ja cita persona pārņems viņas privāto atslēgu, tā varēs izveidot ciparparakstus un veikt darījumus viņas vārdā. Pirmās kriptovalūtas kontekstā šī situācija nozīmē, ka kāds var pārvietot vai tērēt Alises Bitcoinus bez viņas atļaujas.


Kāpēc digitālie paraksti ir svarīgi?

Būtībā digitālie paraksti ir paredzēti, lai sasniegtu trīs rezultātus: datu integritāti, autentifikāciju un nenoliegšanu.

  • Datu ticamība. Bobs var pārbaudīt, vai Alises ziņojums nav mainījies. Jebkuru ziņojuma izmaiņu sekas būs pavisam cita paraksta ģenerēšana.

  • Autentifikācija. Kamēr Alises privātā atslēga tiek turēta noslēpumā, Bobs var izmantot viņas publisko atslēgu, lai pārbaudītu, vai ciparparakstus ir izveidojusi Alise un neviens cits.

  • Neatteikšanās. Kad paraksts būs ģenerēts, Alise turpmāk nevarēs noliegt savas attiecības ar to, ja vien viņas privātā atslēga netiks kaut kādā veidā apdraudēta.


Lietošanas gadījumi

Ciparparakstus var lietot dažāda veida digitālajiem dokumentiem un sertifikātiem. Tāpēc tiem ir vairāki lietojumi, daži no visizplatītākajiem lietošanas gadījumiem ietver:

  • Informāciju tehnoloģijas. Interneta sakaru sistēmu drošības uzlabošana.

  • Finanses. Ieviešana auditos, izdevumu atskaitēs, aizdevuma līgumos un daudzos citos finanšu dokumentos.

  • Juridiskas problēmas. Izmantojiet visu veidu biznesa līgumos un juridiskos līgumos, tostarp valdības dokumentos.

  • Veselības aprūpe. Recepšu un medicīnisko dokumentu krāpšanas novēršana.

  • Blockchain. Digitālā paraksta sistēma nodrošina, ka tikai likumīgi kriptovalūtas īpašnieki var parakstīt darījumu par turpmāku līdzekļu pārskaitījumu (ja vien nav apdraudēta īpašnieka privātā atslēga).


Trūkumi

Galvenās problēmas, ar kurām šī tehnoloģija var saskarties, ir atkarīgas no vismaz trim komponentiem:

  • Algoritms. Digitālā paraksta ģenerēšanai izmantoto algoritmu kvalitāte ir ārkārtīgi svarīga. Tas ietver spēcīgu jaucējfunkciju un kriptogrāfijas sistēmu izvēli.

  • Īstenošana. Ja algoritmi darbojas pareizi un digitālā paraksta tehnoloģijas integrācija nav bijusi līdz galam veiksmīga, sistēmai, visticamāk, būs zināmi trūkumi.

  • Privātā atslēga. Ja privātās atslēgas kāda iemesla dēļ tiek nopludinātas vai apdraudētas, autentifikācijas un nenoliegšanas rekvizīti tiks anulēti. Kriptovalūtas lietotājiem privātās atslēgas pazaudēšana var radīt ievērojamus finansiālus zaudējumus.


Elektroniskais paraksts pret digitālo

Vienkārši izsakoties, ciparparaksti attiecas uz vienu konkrētu elektroniskā paraksta veidu, kā arī uz jebkuru dokumentu un ziņojumu elektroniskās parakstīšanas metodi. Tādējādi visi digitālie paraksti ir elektronisko parakstu apakštips, taču apgrieztā secībā šī izteiksme ne vienmēr būs pareiza.

Galvenā atšķirība starp tām ir autentifikācijas metode. Digitālajos parakstos tiek izmantotas kriptogrāfijas sistēmas, piemēram, jaucējfunkcijas, publiskās atslēgas kriptogrāfija un šifrēšanas metodes.


Secinājums

Jaucējfunkcijas un publiskās atslēgas kriptogrāfija ir digitālā paraksta sistēmu pamatā, kas tagad ir piemērotas plašam lietojumu klāstam. Pareizi ieviesti digitālie paraksti var uzlabot drošību, nodrošināt integritāti un atvieglot visu veidu digitālo datu autentifikāciju.

Blokķēdes tehnoloģiju jomā digitālie paraksti tiek izmantoti, lai autorizētu un parakstītu kriptovalūtas darījumus. Šī tehnoloģija ir īpaši svarīga, ja runa ir par bitkoiniem, jo ​​paraksti darbojas kā garantija, ka monētas var tērēt tikai tie, kam pieder atbilstošās privātās atslēgas.

Lai gan jau gadiem ilgi izmantojam gan elektroniskos, gan digitālos parakstus, tos vēl ir iespējams uzlabot. Liela daļa mūsdienu birokrātijas joprojām ir uz papīra, taču, pārejot uz digitālākām datu apstrādes sistēmām, mēs, visticamāk, redzēsim lielāku digitālo parakstu pieņemšanu.