Semnăturile digitale sunt mecanisme criptografice utilizate pentru a verifica autenticitatea și integritatea numerelor și datelor. Ne putem gândi la aceasta ca la o versiune digitală a metodei tradiționale de semnătură scrisă de mână și este mai complexă și mai sigură decât semnăturile.
Pe scurt, putem înțelege o semnătură digitală ca un cod atașat unui mesaj sau document. Odată ce o semnătură digitală este generată, aceasta servește drept dovadă că mesajul nu a fost modificat în timpul călătoriei sale de la expeditor la destinatar.
În timp ce conceptul de utilizare a criptografiei pentru a proteja confidențialitatea comunicațiilor datează din cele mai vechi timpuri, schemele de semnătură digitală au devenit realitate abia în anii 1970, odată cu dezvoltarea criptografiei cu cheie publică (PKC). Așadar, pentru a înțelege cum funcționează semnăturile digitale, trebuie mai întâi să înțelegem elementele de bază ale funcțiilor hash și criptografia cu chei publice.
funcția hash
Hashingul este unul dintre elementele de bază ale semnăturilor digitale. Procesul de operare al valorii hash se referă la conversia datelor de orice lungime într-o lungime fixă. Acest lucru se realizează printr-o operație specială numită funcție hash. Valoarea generată de funcția hash se numește valoare hash sau rezumat de mesaje.
Atunci când o valoare hash este combinată cu un algoritm criptografic, care utilizează o funcție hash criptografică pentru a genera o valoare hash (rezumat), valoarea acționează ca o amprentă digitală unică. Aceasta înseamnă că orice modificare a datelor de intrare (mesaj) va avea ca rezultat o valoare de ieșire complet diferită (valoarea hash). Acesta este motivul pentru care funcțiile hash criptografice sunt utilizate pe scară largă pentru a verifica autenticitatea numerelor și a datelor.
Criptografia cu cheie publică (PKC)
Criptografia cu chei publice sau PKC se referă la un sistem de criptare care utilizează o pereche de chei: o cheie publică și o cheie privată. Cele două chei sunt legate matematic și pot fi folosite pentru criptarea datelor și semnăturile digitale.
Ca instrument de criptare, PKC are o securitate mai mare decât criptarea simetrică. Sistemele de criptare simetrică se bazează pe aceeași cheie pentru a cripta și decripta informațiile, dar PKC utilizează o cheie publică pentru criptarea datelor și o cheie privată corespunzătoare pentru decriptarea datelor.
În plus, PKC poate fi aplicat și pentru a genera semnături digitale. În esență, procesul implică expeditorul criptarea hash-ului mesajului (datelor) folosind propria sa cheie privată. Apoi, destinatarul mesajului poate verifica dacă semnătura digitală este validă folosind cheia publică furnizată de semnatar.
În unele cazuri, semnătura digitală în sine poate include criptare, dar nu întotdeauna. De exemplu, blockchain-ul Bitcoin folosește PKC și semnături digitale și, spre deosebire de majoritatea oamenilor, nu există nicio criptare în acest proces. Din punct de vedere tehnic, Bitcoin, la rândul său, implementează așa-numitul algoritm de semnătură digitală cu curbă eliptică (ECDSA) pentru a verifica tranzacțiile.
Cum funcționează semnăturile digitale
În contextul criptomonedei, un sistem de semnătură digitală constă de obicei din trei procese de bază: hashing, semnare și verificare.
Hash datele
Primul pas este să trimiți mesajul sau datele. Acest lucru se realizează prin operarea datelor folosind un algoritm de hashing pentru a genera o valoare hash (adică mesaj digest). După cum am menționat mai sus, mesajele pot varia foarte mult în lungime, dar atunci când mesajele sunt hash, valorile lor hash sunt toate de aceeași lungime. Aceasta este proprietatea cea mai de bază a funcțiilor hash.
Cu toate acestea, pur și simplu hashing mesajul nu este necesar pentru a genera o semnătură digitală, deoarece mesajele care nu au fost hashing pot fi, de asemenea, criptate folosind cheia privată. Dar pentru criptomonede, mesajele trebuie procesate de o funcție hash, deoarece procesarea valorilor hash cu lungime fixă ajută la rularea programelor de criptomonedă.
semn
După ce informațiile au fost hashing, expeditorul mesajului trebuie să-și semneze mesajul. Aici se utilizează criptografia cu cheie publică. Există mai multe tipuri de algoritmi de semnătură digitală, fiecare având propriul său mecanism de operare unic. În esență, un mesaj hash (valoare hash) este semnat folosind o cheie privată, iar destinatarul mesajului poate verifica apoi validitatea acestuia folosind cheia publică corespunzătoare (furnizată de semnatar).
Cu alte cuvinte, dacă cheia privată nu este folosită la generarea unei semnături, destinatarul mesajului nu va putea folosi cheia publică corespunzătoare pentru a-i verifica validitatea. Atât cheile publice, cât și cele private sunt generate de expeditorul mesajului, dar numai cheia publică este partajată cu destinatarul.
Este important de reținut că semnăturile digitale sunt asociate cu conținutul fiecărui mesaj. Prin urmare, spre deosebire de semnăturile scrise de mână, semnăturile digitale sunt diferite pentru fiecare mesaj.
verifica
Să luăm un exemplu pentru a ilustra întregul proces, de la început până la etapa finală de verificare. Să presupunem că Alice îi trimite un mesaj lui Bob, trimite mesajul la o valoare hash și apoi combină valoarea hash cu cheia ei privată pentru a genera o semnătură digitală. Semnătura digitală va servi ca amprentă digitală unică a mesajului.
Când Bob primește mesajul, poate verifica validitatea semnăturii digitale folosind cheia publică furnizată de Alice. În acest fel, Bob poate fi sigur că semnătura a fost creată de Alice, deoarece numai ea are cheia privată corespunzătoare cheii publice (cel puțin asta am presupus).
Prin urmare, este important ca Alice să-și păstreze cheia privată în siguranță. Dacă o altă persoană primește cheia privată a lui Alice, poate crea și o semnătură digitală și poate pretinde că este Alice. În contextul Bitcoin, aceasta înseamnă că cineva are acces la cheile private ale lui Alice și îi poate transfera sau folosi Bitcoin-urile fără știrea ei.
De ce sunt importante semnăturile digitale?
Semnăturile digitale sunt de obicei folosite pentru a atinge trei obiective: integritatea datelor, autentificarea și non-repudierea.
Integritatea datelor. Bob poate verifica dacă mesajul lui Alice a fost modificat. Orice modificare a mesajului va produce o semnătură digitală complet diferită.
Autenticitate. Atâta timp cât Alice își păstrează cheia privată în siguranță, Bob poate folosi cheia ei publică pentru a confirma că semnătura digitală a fost creată de Alice însăși și nu de altcineva.
Nerepudierea. După generarea unei semnături, Alice nu poate nega semnarea acelei semnături în viitor decât dacă cheia ei privată este într-un fel compromisă.
Caz
Semnăturile digitale pot fi aplicate unei varietăți de documente și certificate digitale. Prin urmare, au mai multe aplicații. Unele dintre cele mai frecvente cazuri includ:
tehnologia de informație. Îmbunătățiți securitatea sistemelor de comunicații prin Internet.
finanţa. Semnăturile digitale pot fi aplicate auditurilor, rapoartelor financiare, acordurilor de împrumut și multe altele.
lege. Semnăturile digitale pot fi aplicate la o varietate de contracte de afaceri și acorduri legale, inclusiv documente guvernamentale.
sănătate. Semnăturile digitale previn frauda în rețete și dosare medicale.
Blockchain. Schemele de semnătură digitală asigură că numai proprietarul legitim al unei criptomonede poate semna tranzacții și poate muta fonduri (atâta timp cât cheile lor private nu sunt compromise).
prescripţie
Principalele provocări cu care se confruntă schemele de semnătură digitală se limitează în principal la următorii trei factori:
algoritm. Algoritmii utilizați în schemele de semnătură digitală au cerințe de înaltă calitate. Acestea includ alegerea de funcții hash și sisteme de criptare fiabile.
implementare. Dacă algoritmul este complet, dar nu există un plan bun de implementare, sistemul de semnătură digitală poate avea și pericole ascunse.
cheie privată. Dacă cheia privată este pierdută sau compromisă într-un fel, autenticitatea și non-repudierea nu sunt garantate. Pentru utilizatorii de criptomonede, pierderea cheilor private poate duce la pierderi financiare semnificative.
Semnături electronice și semnături digitale
Pe scurt, o semnătură digitală poate fi înțeleasă ca un tip specific de semnătură electronică, care se referă la utilizarea mijloacelor electronice pentru a semna documente și mesaje. Prin urmare, toate semnăturile digitale pot fi considerate semnături electronice, dar nu și invers.
Principala diferență dintre ele este metoda de autentificare. Semnăturile digitale necesită implementarea unor sisteme criptografice, cum ar fi funcțiile hash, criptarea cu cheie publică și tehnicile de criptare.
Rezuma
Funcțiile hash și criptografia cu cheie publică se află în centrul sistemelor de semnătură digitală și sunt acum utilizate într-o varietate de cazuri. Când sunt implementate corect, semnăturile digitale pot îmbunătăți securitatea, pot asigura integritatea și pot facilita autentificarea tuturor tipurilor de date.
În lumea blockchain, semnăturile digitale sunt folosite pentru a semna și a autoriza tranzacțiile cu criptomonede. Ele sunt deosebit de importante pentru Bitcoin, deoarece semnăturile digitale asigură că un token poate fi folosit doar de cineva cu cheia privată corespunzătoare.
Deși am folosit semnături electronice și digitale de ani de zile, există încă mult loc de creștere. Astăzi, majoritatea documentelor oficiale se bazează încă pe materiale de hârtie, dar pe măsură ce mai multe sisteme migrează către digital, vom vedea mai multe soluții de semnătură digitală.
