Uma assinatura digital é um mecanismo criptográfico usado para verificar a autenticidade e integridade dos dados digitais. Podemos pensar nisso como uma versão digital de assinaturas manuscritas comuns, mas com níveis mais elevados de complexidade e segurança.
Para simplificar, podemos descrever uma assinatura digital como um código anexado a uma mensagem ou documento. Depois de gerado, o código serve como prova de que a mensagem não foi adulterada de alguma forma entre o remetente e o destinatário.
Embora o conceito de segurança das comunicações usando criptografia remonte há muito tempo na história da humanidade, os sistemas de assinatura digital se tornaram uma realidade na década de 1970 – graças ao desenvolvimento da criptografia de chave pública (PKC). Para saber como funcionam as assinaturas digitais, primeiro precisamos entender os fundamentos das funções hash e da criptografia de chave pública.
Funções hash
O Hash constitui um dos principais elementos de um sistema de assinatura digital. O processo de hashing envolve a transformação de dados de qualquer tamanho em uma saída com tamanho pré-determinado. Isso é conseguido com um tipo especial de algoritmo conhecido como função hash. A saída gerada por uma função hash é conhecida como valor hash ou impressão digital.
Quando combinada com a criptografia, a função hash criptográfica pode ser usada para gerar um valor hash (impressão digital) que atua como uma impressão digital exclusiva. Isso significa que qualquer alteração nos dados de entrada (mensagem) resultaria em uma saída (valor hash) completamente diferente. Esta é a razão pela qual 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 de criptografia que usa um par de chaves: uma chave pública e uma chave privada. As duas chaves são matematicamente correlacionadas e podem ser usadas tanto para criptografia de dados quanto para assinaturas digitais.
Como ferramenta de criptografia, o PKC é mais seguro do que métodos mais rudimentares de criptografia simétrica. Embora os sistemas mais antigos dependam da mesma chave para criptografar e descriptografar informações, o PKC permite a criptografia de dados com uma chave pública e a descriptografia desses dados com a chave privada correspondente.
Além disso, o esquema PKC também pode ser aplicado na geração de assinaturas digitais. Em essência, o processo envolve o hash de uma mensagem (ou dados digitais) com a chave privada do signatário. Então, o destinatário da mensagem pode verificar se a assinatura é válida utilizando a chave pública fornecida pelo signatário.
Em algumas situações, as assinaturas digitais podem incluir criptografia, mas nem sempre é esse o caso. Por exemplo, o blockchain Bitcoin usa PKC e assinaturas digitais, mas ao contrário do que muitas pessoas tendem a acreditar, não há criptografia no processo. Tecnicamente, o Bitcoin implanta o algoritmo de assinatura digital de curva elíptica (ECDSA) para autenticar transações.
Como funcionam as assinaturas digitais
No contexto das criptomoedas, um sistema de assinatura digital geralmente consiste em três etapas básicas: hashing, assinatura e verificação.
Hash de dados
A primeira etapa é fazer o hash da mensagem ou dos dados digitais. O último é conseguido colocando os dados em um algoritmo de hash para que um valor de hash seja gerado (ou seja, um resumo da mensagem). Conforme mencionado, as mensagens podem variar significativamente em tamanho, mas quando são hash, todos os seus valores de hash são do mesmo tamanho. Esta é a propriedade mais fundamental de uma função hash.
No entanto, o hash dos dados não é uma condição obrigatória para a produção de uma assinatura digital, uma vez que uma chave privada pode ser usada para assinar uma mensagem sem que ela tenha sido hash. Em relação às criptomoedas, os dados são sistematicamente hash porque a manipulação de impressões digitais cujo tamanho é fixo e invariável facilita o processo.
Assinatura
Após o hash das informações, o remetente da mensagem deve 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, de modo geral, a mensagem hash será assinada com uma chave privada, e o destinatário da mensagem poderá então verificar 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. As chaves pública e privada são geradas pelo remetente da mensagem, mas apenas a chave pública é compartilhada com o destinatário.
É importante ressaltar que as assinaturas digitais estão diretamente ligadas ao conteúdo de cada mensagem. Assim, ao contrário das assinaturas manuscritas, que tendem a ser sistematicamente as mesmas, independentemente da mensagem à qual estão anexadas, cada mensagem assinada digitalmente terá uma assinatura digital diferente.
Verificação
Vejamos um exemplo para ilustrar todo o processo até a etapa final de verificação. Imagine que Alice escreve uma mensagem para Bob, faz o hash e depois combina o valor do hash com sua chave privada para gerar uma assinatura digital. A assinatura funcionará como uma impressão digital exclusiva para aquela mensagem específica.
Quando Bob receber a mensagem, ele poderá verificar a validade da assinatura digital usando a chave pública fornecida por Alice. Dessa forma, Bob pode ter certeza de que a assinatura foi criada por Alice porque ela é a única que possui a chave privada que corresponde a esta chave pública (pelo menos é o que Bob espera).
Portanto, é crucial que Alice mantenha sua chave privada em segredo. Se outra pessoa colocar as mãos na chave privada de Alice, essa pessoa poderá criar assinaturas digitais 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 as assinaturas digitais são importantes?
As assinaturas digitais são frequentemente utilizadas para três propósitos que suas propriedades alcançam: integridade de dados, autenticação e não repúdio.
Integridade de dados. Bob pode verificar se a mensagem de Alice não foi modificada entre o envio e o recebimento. Qualquer alteração na mensagem produziria 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 as assinaturas digitais foram criadas por Alice e por mais ninguém.
Não repúdio. Uma vez gerada a assinatura, Alice não poderá negar que a aplicou no futuro, a menos que sua chave privada esteja comprometida de alguma forma.
Casos de uso
As assinaturas digitais podem ser aplicadas a vários tipos de documentos e certificados digitais. Como tal, eles têm diversas aplicações. Alguns dos casos de uso mais comuns incluem:
Tecnologias de Informação, para melhorar a segurança dos sistemas de comunicação na Internet.
Finança. As assinaturas digitais podem ser implementadas para auditorias, relatórios de despesas, contratos de empréstimo e muito mais.
O Jurídico. Assinatura digital de todos os tipos de contratos entre empresas e acordos legais. O mesmo vale para documentos governamentais.
Seguro Social. As assinaturas digitais podem atuar como prevenção contra fraudes em receitas e registros médicos.
Blockchain. As assinaturas digitais garantem que apenas o legítimo proprietário dos fundos possa assinar uma transação (desde que as suas chaves privadas não sejam comprometidas).
Restrições
Os principais desafios enfrentados pelos sistemas de assinatura digital dependem de pelo menos três requisitos:
O Algoritmo. A qualidade dos algoritmos utilizados em um esquema de assinatura digital é importante. Isso inclui a escolha de funções hash e sistemas criptográficos confiáveis.
Implementação. Se os algoritmos forem bons, mas a implementação não, o sistema de assinatura digital provavelmente terá falhas.
Chave privada. Se as chaves privadas vazarem ou forem comprometidas de alguma forma, as propriedades de autenticidade e não repúdio serão invalidadas. Para usuários de criptomoedas, a perda de uma chave privada pode resultar em perdas financeiras significativas.
Assinaturas eletrônicas versus assinaturas digitais
Resumindo de forma simples, as assinaturas digitais são um tipo especial de assinatura eletrônica – que se refere a qualquer método eletrônico de assinatura de um documento ou mensagem. Portanto, todas as assinaturas digitais são assinaturas electrónicas, mas o inverso não é sistematicamente verdadeiro.
A principal diferença entre eles é o método de autenticação. As assinaturas digitais implantam sistemas criptográficos, como funções hash, criptografia de chave pública, bem como 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 implementadas corretamente, as assinaturas digitais podem aumentar a segurança, garantir a integridade e facilitar a autenticação de todos os tipos de dados digitais.
No blockchain, as assinaturas digitais são usadas para assinar e autorizar transações de criptomoedas. Eles são particularmente importantes para o Bitcoin porque as assinaturas garantem que as moedas só possam ser gastas por indivíduos que possuam as chaves privadas correspondentes.
Embora já sejam utilizados há anos, ainda há muito progresso a ser feito no campo das assinaturas digitais e eletrônicas. Uma grande parte da burocracia actual ainda depende da utilização de papel, mas é provável que assistamos a uma adopção generalizada de assinaturas digitais à medida que avançamos em direcção a uma sociedade cada vez mais digitalizada.
