Assinaturas digitais são mecanismos criptográficos utilizados para verificar a autenticidade e integridade de números e dados. Podemos pensar nisso como uma versão digital do método tradicional de assinatura manuscrita e é mais complexo e seguro do que as assinaturas.
Resumindo, podemos entender uma assinatura digital como um código anexado a uma mensagem ou documento. Uma vez gerada uma assinatura digital, ela serve como prova de que a mensagem não foi adulterada durante sua jornada do remetente ao destinatário.
Embora o conceito de utilização da criptografia para proteger a confidencialidade das comunicações remonte a tempos antigos, os esquemas de assinatura digital só se tornaram realidade na década de 1970, com o desenvolvimento da criptografia de chave pública (PKC). Portanto, para entender 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 centrais das assinaturas digitais. O processo de operação do valor hash refere-se à conversão de dados de qualquer comprimento em um comprimento fixo. Isto é conseguido através de uma operação especial chamada função hash. O valor gerado pela função hash é chamado de valor hash ou resumo da mensagem.
Quando um valor hash é combinado com um algoritmo criptográfico, que utiliza uma função hash criptográfica para gerar um valor hash (resumo), o valor atua como uma impressão digital única. Isso significa que qualquer alteração nos dados de entrada (mensagem) resultará em um valor de saída (valor hash) completamente diferente. É por isso que as funções hash criptográficas são amplamente utilizadas para verificar a autenticidade de números e dados.
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 estão matematicamente relacionadas e podem ser usadas para criptografia de dados e assinaturas digitais.
Como ferramenta de criptografia, o PKC possui maior segurança do que a criptografia simétrica. Os sistemas de criptografia simétrica dependem da mesma chave para criptografar e descriptografar informações, mas o PKC usa uma chave pública para criptografia de dados e uma chave privada correspondente para descriptografia de dados.
Além disso, o PKC também pode ser aplicado para gerar assinaturas digitais. Essencialmente, o processo envolve o remetente criptografando o hash da mensagem (dados) usando sua própria chave privada. Em seguida, o destinatário da mensagem pode verificar se a assinatura digital é válida utilizando a chave pública fornecida pelo signatário.
Em alguns casos, a própria assinatura digital pode incluir criptografia, mas nem sempre. Por exemplo, o blockchain Bitcoin usa PKC e assinaturas digitais e, diferentemente do que a maioria das pessoas acredita, não há criptografia no processo. Tecnicamente falando, o Bitcoin, por sua vez, implanta o chamado Algoritmo de Assinatura Digital de Curva Elíptica (ECDSA) para verificar as transações.
Como funcionam as assinaturas digitais
No contexto da criptomoeda, um sistema de assinatura digital normalmente consiste em três processos básicos: hashing, assinatura e verificação.
Hash os dados
A primeira etapa é fazer o hash da mensagem ou dos dados. Isso é feito operando nos dados usando um algoritmo de hash para gerar um valor de hash (ou seja, resumo da mensagem). Conforme mencionado acima, as mensagens podem variar muito em comprimento, mas quando as mensagens são criptografadas, seus valores de hash têm todos o mesmo comprimento. Esta é a propriedade mais básica das funções hash.
No entanto, simplesmente não é necessário fazer hash da mensagem para gerar uma assinatura digital, uma vez que as mensagens que não foram hash também podem ser criptografadas usando a chave privada. Mas para criptomoeda, as mensagens precisam ser processadas por uma função hash, porque o processamento de valores hash de comprimento fixo ajuda os programas de criptomoeda a serem executados.
sinal
Após o hash das informações, o remetente da mensagem precisa assinar sua mensagem. A criptografia de chave pública é usada aqui. Existem vários tipos de algoritmos de assinatura digital, cada um com seu mecanismo operacional exclusivo. Essencialmente, uma mensagem hash (valor hash) é assinada usando uma chave privada, e o destinatário da mensagem pode então verificar sua validade usando a chave pública correspondente (fornecida pelo signatário).
Em outras palavras, se a chave privada não for utilizada na geração de uma assinatura, o destinatário da mensagem não poderá utilizar a chave pública correspondente para verificar 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 associadas ao conteúdo de cada mensagem. Portanto, diferentemente das assinaturas manuscritas, as assinaturas digitais são diferentes para cada mensagem.
verificar
Vejamos um exemplo para ilustrar todo o processo, desde o início até a etapa final da verificação. Vamos supor que Alice envie uma mensagem para Bob, faça o hash da mensagem para um valor hash e, em seguida, combine o valor hash com sua chave privada para gerar uma assinatura digital. A assinatura digital servirá como impressão digital exclusiva da mensagem.
Ao receber a mensagem, Bob pode 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, pois somente ela possui a chave privada correspondente à chave pública (pelo menos foi o que assumimos).
Portanto, é importante que Alice mantenha sua chave privada segura. Se outra pessoa obtiver a chave privada de Alice, ela também poderá criar uma assinatura digital e fingir ser Alice. No contexto do Bitcoin, isso significa que alguém tem acesso às chaves privadas de Alice e pode transferir ou usar seus Bitcoins sem o seu conhecimento.
Por que as assinaturas digitais são importantes?
As assinaturas digitais são normalmente usadas para atingir três objetivos: integridade de dados, autenticação e não repúdio.
Integridade de dados. Bob pode verificar se a mensagem de Alice foi adulterada. Quaisquer alterações na mensagem produzirão uma assinatura digital completamente diferente.
Autenticidade. Contanto que Alice mantenha sua chave privada segura, Bob poderá usar sua chave pública para confirmar que a assinatura digital foi criada pela própria Alice e não por outra pessoa.
Não repúdio. Depois de gerar uma assinatura, Alice não pode negar a assinatura dessa assinatura no futuro, a menos que sua chave privada seja de alguma forma comprometida.
Caso
As assinaturas digitais podem ser aplicadas a uma variedade de documentos e certificados digitais. Portanto, eles têm diversas aplicações. Alguns dos casos mais comuns incluem:
tecnologia da Informação. Melhorar a segurança dos sistemas de comunicação da Internet.
finança. As assinaturas digitais podem ser aplicadas a auditorias, relatórios financeiros, contratos de empréstimo e muito mais.
lei. As assinaturas digitais podem ser aplicadas a uma variedade de contratos comerciais e acordos legais, incluindo documentos governamentais.
assistência médica. As assinaturas digitais evitam fraudes em receitas e registros médicos.
Blockchain. Os esquemas de assinatura digital garantem que apenas o proprietário legítimo de uma criptomoeda pode assinar transações e movimentar fundos (desde que as suas chaves privadas não sejam comprometidas).
limitação
Os principais desafios enfrentados pelos esquemas de assinatura digital limitam-se principalmente aos três fatores seguintes:
algoritmo. Os algoritmos utilizados em esquemas de assinatura digital possuem requisitos de alta qualidade. Isso inclui a escolha de funções hash confiáveis e sistemas de criptografia.
implementação. Se o algoritmo estiver completo, mas não houver um bom plano de implementação, o sistema de assinatura digital também poderá ter perigos ocultos.
chave privada. Se a chave privada for perdida ou comprometida de alguma forma, a autenticidade e o não repúdio não serão garantidos. Para usuários de criptomoedas, a perda de chaves privadas pode resultar em perdas financeiras significativas.
Assinaturas eletrônicas e assinaturas digitais
Em suma, uma assinatura digital pode ser entendida como um tipo específico de assinatura eletrônica, que se refere à utilização de meios eletrônicos para assinar documentos e mensagens. Portanto, todas as assinaturas digitais podem ser consideradas assinaturas eletrônicas, mas não o contrário.
A principal diferença entre eles é o método de autenticação. As assinaturas digitais exigem a implantação de sistemas criptográficos, como funções hash, criptografia de chave pública e técnicas de criptografia.
Resumir
As funções hash e a criptografia de chave pública estão no centro dos sistemas de assinatura digital e agora são usadas em diversos casos. Quando implementadas adequadamente, as assinaturas digitais podem melhorar a segurança, garantir a integridade e facilitar a autenticação de todos os tipos de dados.
No mundo blockchain, as assinaturas digitais são usadas para assinar e autorizar transações de criptomoedas. Eles são especialmente importantes para o Bitcoin porque as assinaturas digitais garantem que um token só possa ser usado por alguém com a chave privada correspondente.
Embora já utilizemos assinaturas eletrônicas e digitais há anos, ainda há muito espaço para crescimento. Hoje, a maioria dos documentos oficiais ainda são baseados em materiais de papel, mas à medida que mais sistemas migrarem para o digital, veremos mais soluções de assinatura digital.
