Uma assinatura digital é um mecanismo criptográfico usado para verificar a autenticidade e integridade dos dados digitais. Podemos vê-la como uma versão digital das assinaturas manuscritas convencionais, mas com maior nível de complexidade e segurança.
Em termos simples, podemos descrever uma assinatura digital como um código anexado a uma mensagem ou documento. Uma vez gerado, o código serve como prova de que a mensagem não foi adulterada durante seu trânsito do remetente ao destinatário.
Embora o conceito de proteger as comunicações usando criptografia exista desde os tempos antigos, os sistemas de assinatura digital se tornaram uma realidade na década de 1970, graças ao desenvolvimento da criptografia de chave pública (PKC). Portanto, para aprender como funcionam as assinaturas digitais, primeiro precisamos entender os fundamentos das funções hash e da criptografia de chave pública.
Função hash
Hashing é um dos elementos principais de um sistema de assinatura digital. Hashing envolve a conversão de dados de qualquer tamanho em uma saída de tamanho fixo. Isso é feito por um tipo especial de algoritmo chamado função hash. A saída gerada pela função hash é chamada de valor hash ou mensagem criptografada.
Quando combinadas com a criptografia, as funções hash criptográficas podem ser usadas para criar valores hash (criptografia) que atuam como uma impressão digital exclusiva. Isso significa que qualquer alteração nos dados de entrada (mensagem) resultará em uma saída (valor hash) completamente diferente. E é por isso que as funções hash criptográficas são amplamente utilizadas para verificar a autenticidade dos dados digitais.
Criptografia de chave pública (PKC)
A criptografia de chave pública, ou PKC, refere-se a um sistema criptográfico que usa um par de chaves: uma chave pública e uma chave privada. As duas chaves estão matematicamente relacionadas e ambas podem ser usadas para criptografia de dados e assinaturas digitais.
Como ferramenta de criptografia, o PKC é mais seguro do que métodos mais rudimentares de criptografia simétrica. Embora os sistemas mais antigos também dependessem dessa mesma chave para criptografar e descriptografar informações, o PKC permite criptografar dados com uma chave pública e descriptografar dados com uma chave privada correspondente.
Além disso, o sistema PKC também pode ser aplicado na criação de assinaturas digitais. Em essência, o processo envolve hash da mensagem (ou dados digitais) usando a chave privada do signatário. A seguir, o destinatário da mensagem pode verificar se a assinatura é válida utilizando a chave pública fornecida pelo signatário.
Em alguns casos, as assinaturas digitais podem envolver criptografia, mas nem sempre. Por exemplo, o blockchain Bitcoin usa PKC e assinaturas digitais, mas, ao contrário da crença popular, não há criptografia no processo. Tecnicamente, o Bitcoin implementa o chamado Algoritmo de Assinatura Digital de Curva Elíptica (ECDSA) para autenticar transações.
Como funcionam as assinaturas digitais
No contexto da criptomoeda, um sistema de assinatura digital normalmente consiste em três etapas básicas: hashing, assinatura e verificação.
Hashing de dados
A primeira etapa é fazer o hash da mensagem ou dos dados digitais. Isso é feito enviando os dados por meio de um algoritmo de hash para produzir um valor de hash (ou seja, uma mensagem criptografada). Conforme mencionado, as mensagens podem ter tamanhos diferentes, mas quando são hash, todos os seus hashes têm o mesmo comprimento. Esta é a propriedade mais básica de uma função hash.
No entanto, o hash dos dados não é necessário para criar uma assinatura digital porque é possível usar a chave privada para assinar uma mensagem sem hash. Mas nas criptomoedas, os dados são sempre hash porque lidar com hashes de comprimento fixo é o que facilita todo o processo.
Assinatura
Depois que a mensagem estiver com hash, a pessoa que a envia precisa assiná-la. É aqui que entra a criptografia de chave pública. Existem vários tipos de algoritmos de assinatura digital, cada um com seu próprio mecanismo. Mas, essencialmente, a mensagem hash é assinada com uma chave privada, e o destinatário da mensagem pode então verificar a sua validade usando a chave pública correspondente (fornecida pelo signatário).
Ou seja, se a chave privada não for incluída no momento da geração da assinatura, o destinatário da mensagem não poderá utilizar a chave pública correspondente para verificar a sua validade. Tanto a chave pública quanto a privada são geradas pelo remetente da mensagem, mas apenas a chave pública é compartilhada com o destinatário.
Vale ressaltar que a assinatura eletrônica está diretamente relacionada ao conteúdo de cada mensagem. Portanto, se uma assinatura manuscrita permanecer a mesma, independentemente do conteúdo da mensagem, cada mensagem assinada digitalmente terá uma assinatura digital diferente.
Precisão
Vejamos um exemplo para ilustrar todo o processo até a etapa final de verificação. Suponha que Alice escreva uma mensagem para Bob, faça o hash da mensagem para criar um código hash e, em seguida, combine esse valor hash com sua chave privada para criar uma assinatura digital. A assinatura funcionará como uma impressão digital exclusiva dessa mensagem.
Ao receber a mensagem, Bob pode verificar a validade da assinatura digital usando a chave pública fornecida por Alice. Desta forma, Bob pode ter certeza de que a assinatura foi criada por Alice porque só ela possui a chave privada correspondente a essa chave pública (pelo menos é o que esperamos).
Portanto, é importante que Alice mantenha sua chave privada em segredo. Se outra pessoa obtiver a chave privada de Alice, poderá criar uma assinatura digital e fingir ser Alice. No contexto do Bitcoin, isso significa que alguém poderia usar a chave privada de Alice para mover ou gastar seus Bitcoins sem sua permissão.
Por que a assinatura digital é importante?
Assinaturas digitais são comumente usadas para obter integridade de dados, autenticação e anti-compromisso.
Integridade de dados. Bob pode verificar se a mensagem de Alice não foi alterada no caminho para ser enviada. Qualquer modificação na mensagem produzirá uma assinatura completamente diferente.
Autenticidade. Contanto que a chave privada de Alice seja mantida em segredo, Bob pode usar sua chave pública para confirmar que a assinatura digital foi criada por Alice e não por outra pessoa.
Anti-repúdio. Uma vez criada a assinatura, Alice não poderá negar que a assinou, a menos que sua chave privada seja comprometida.
Casos de uso
As assinaturas digitais podem ser aplicadas a diversos tipos de documentos e certificados digitais. Portanto, eles têm várias aplicações. Alguns dos casos de uso mais comuns incluem:
Tecnologia da Informação. Para aumentar a segurança dos sistemas de comunicação da Internet.
Finança. As assinaturas digitais podem ser implantadas para auditorias, relatórios de despesas, contratos de empréstimo e muito mais.
Jurídico. O uso de assinaturas digitais em todos os tipos de contratos comerciais e acordos legais, incluindo documentos governamentais.
Assistência médica. As assinaturas digitais podem prevenir fraudes em prescrições e registros médicos.
Blockchain. Os sistemas de assinatura digital garantem que apenas os legítimos proprietários da criptomoeda possam assinar uma transação para transferir fundos (desde que as suas chaves privadas não sejam comprometidas).
Limite
Os principais desafios enfrentados pelos sistemas de assinatura digital baseiam-se em pelo menos três requisitos:
Algoritmo. A qualidade dos algoritmos utilizados em um sistema de assinatura digital é muito importante. Isso inclui a escolha de funções hash e sistemas criptográficos confiáveis.
Implantação. Se os algoritmos forem bons, mas a implementação não for boa, o sistema de assinatura digital provavelmente apresentará erros.
Chave privada. Se as chaves privadas vazarem ou forem de alguma forma comprometidas, as propriedades de autenticação e não repúdio serão invalidadas. Para usuários de criptomoedas, a perda de chaves privadas pode levar a perdas financeiras significativas.
Assinatura eletrônica e assinatura digital
Simplificando, uma assinatura eletrônica refere-se a um tipo específico de assinatura eletrônica – referindo-se a qualquer método eletrônico de assinatura de documentos e mensagens. Portanto, todas as assinaturas digitais são assinaturas eletrônicas, mas o inverso nem sempre é verdadeiro.
A principal diferença entre eles é o método de autenticação. As assinaturas digitais implementam sistemas criptográficos, como funções hash, criptografia de chave pública e técnicas de criptografia.
Concluir
As funções hash e a criptografia de chave pública estão no centro dos sistemas de assinatura digital, que agora são aplicados a uma ampla gama de casos de uso. Se feitas corretamente, as assinaturas digitais podem aumentar a segurança, garantir a integridade e facilitar a autenticação de todos os tipos de dados digitais.
No campo blockchain, assinaturas digitais são usadas para assinar e autorizar transações de criptomoedas. Eles são especialmente importantes para o Bitcoin porque as assinaturas garantem que apenas os indivíduos que possuem a chave privada correspondente possam gastar as moedas.
Embora já utilizemos assinaturas eletrônicas e digitais há muitos anos, ainda há muito espaço para crescimento. Uma grande parte da burocracia actual ainda se baseia em papel, mas provavelmente veremos uma maior adopção de sistemas de assinatura digital à medida que avançamos para um sistema mais digitalizado.
