¿Qué es una firma digital?

La firma digital es un mecanismo de cifrado utilizado para verificar la autenticidad e integridad de números y datos. Podemos considerarlo como una versión digital del método tradicional de firma manuscrita, y es más complejo y seguro que las firmas.

En definitiva, podemos entender una firma digital como un código adjunto a un mensaje o documento. Una vez que se genera una firma digital, sirve como prueba de que el mensaje no ha sido manipulado durante su recorrido desde el remitente hasta el receptor.

Si bien el concepto de utilizar la criptografía para proteger la confidencialidad de las comunicaciones se remonta a la antigüedad, los esquemas de firma digital no se hicieron realidad hasta la década de 1970 con el desarrollo de la criptografía de clave pública (PKC). Entonces, para comprender cómo funcionan las firmas digitales, primero debemos comprender los conceptos básicos de las funciones hash y la criptografía de clave pública.

El hash es uno de los elementos centrales de las firmas digitales. El proceso de operación del valor hash se refiere a convertir datos de cualquier longitud en una longitud fija. Esto se logra mediante una operación especial llamada función hash. El valor generado por la función hash se denomina valor hash o resumen de mensaje.

Cuando un valor hash se combina con un algoritmo criptográfico, es decir, se utiliza una función hash criptográfica para generar un valor hash (resumen), el valor sirve como una huella digital única. Esto significa que cualquier cambio en los datos de entrada (mensaje) dará como resultado un valor de salida completamente diferente (valor hash). Es por eso que las funciones hash criptográficas se utilizan ampliamente para verificar la autenticidad de números y datos.

La criptografía de clave pública, o PKC, se refiere a un sistema de cifrado que utiliza un par de claves: una clave pública y una clave privada. Las dos claves están relacionadas matemáticamente y pueden usarse para cifrado de datos y firmas digitales.

Como herramienta de cifrado, PKC tiene mayor seguridad que el cifrado simétrico. Los sistemas de cifrado simétrico dependen de la misma clave para cifrar y descifrar información, pero PKC utiliza una clave pública para cifrar datos y una clave privada correspondiente para descifrar datos.

Además, PKC también se puede aplicar para generar firmas digitales. Básicamente, el proceso implica que el remitente cifre el hash del mensaje (datos) utilizando su propia clave privada. A continuación, el destinatario del mensaje puede comprobar si la firma digital es válida utilizando la clave pública proporcionada por el firmante.

En algunos casos, la propia firma digital puede incluir cifrado, pero no siempre es así. Por ejemplo, la cadena de bloques de Bitcoin utiliza PKC y firmas digitales y, a diferencia de lo que la mayoría de la gente cree, no hay cifrado en el proceso. Técnicamente hablando, Bitcoin a su vez implementa el llamado Algoritmo de Firma Digital de Curva Elíptica (ECDSA) para verificar las transacciones.

En el contexto de las criptomonedas, los sistemas de firma digital normalmente constan de tres procesos básicos: hash, firma y verificación.

El primer paso es realizar un hash del mensaje o de los datos. Esto se hace operando sobre los datos usando un algoritmo hash y generando un valor hash (es decir, un resumen del mensaje). Como se mencionó anteriormente, los mensajes pueden variar mucho en longitud, pero cuando los mensajes tienen hash, sus valores hash tienen todos la misma longitud. Esta es la propiedad más básica de las funciones hash.

Sin embargo, el simple hecho de aplicar hash al mensaje no es un requisito para generar una firma digital, ya que los mensajes que no han sido sometidos a hash también se pueden cifrar utilizando la clave privada. Pero para las criptomonedas, los mensajes deben ser procesados ​​mediante una función hash, porque el procesamiento de valores hash de longitud fija ayuda a ejecutar los programas de criptomonedas.

Una vez que la información ha sido codificada, el remitente del mensaje debe firmar su mensaje. Aquí se utiliza criptografía de clave pública. Existen varios tipos de algoritmos de firma digital, cada uno con su propio mecanismo operativo único. Básicamente, un mensaje hash (valor hash) se firma utilizando una clave privada y el destinatario del mensaje puede verificar su validez utilizando la clave pública correspondiente (proporcionada por el firmante).

Es decir, si no se utiliza la clave privada al generar una firma, el destinatario del mensaje no podrá utilizar la clave pública correspondiente para verificar su validez. El remitente del mensaje genera tanto la clave pública como la privada, pero solo la clave pública se comparte con el destinatario.

Es importante destacar que las firmas digitales están asociadas al contenido de cada mensaje. Por tanto, a diferencia de las firmas manuscritas, las firmas digitales son diferentes para cada mensaje.

Pongamos un ejemplo para ilustrar todo el proceso, desde el inicio hasta el paso final de verificación. Supongamos que Alice envía un mensaje a Bob, convierte el mensaje en un valor hash y luego combina el valor hash con su clave privada para generar una firma digital. La firma digital servirá como huella digital única del mensaje.

Cuando Bob recibe el mensaje, puede utilizar la clave pública proporcionada por Alice para comprobar la validez de la firma digital. De esta manera, Bob puede estar seguro de que la firma fue creada por Alice, ya que solo ella tiene la clave privada correspondiente a la clave pública (al menos eso es lo que asumimos).

Por lo tanto, es importante que Alice mantenga segura su clave privada. Si otra persona obtiene la clave privada de Alice, también puede crear una firma digital y hacerse pasar por Alice. En el contexto de Bitcoin, esto significa que alguien tiene acceso a las claves privadas de Alice y puede transferir o usar sus Bitcoins sin su conocimiento.

Las firmas digitales se suelen utilizar para lograr los tres objetivos siguientes: integridad de los datos, autenticación y no repudio.

Las firmas digitales se pueden aplicar a una variedad de documentos y certificados digitales. Por tanto, tienen varias aplicaciones. Algunos de los casos más comunes incluyen:

Los principales desafíos que enfrentan los esquemas de firma digital se limitan principalmente a los siguientes tres factores:

En resumen, las firmas digitales pueden entenderse como un proceso específico. Tipo de firma electrónica, específicamente se refiere al uso de medios electrónicos para firmar documentos y mensajes. Por tanto, toda firma digital puede considerarse firma electrónica, pero no al revés.

La principal diferencia entre ellos es el método de autenticación. Las firmas digitales requieren el despliegue de sistemas criptográficos como funciones hash, criptografía de clave pública y técnicas de cifrado.

Las funciones hash y el cifrado de clave pública son el núcleo de los sistemas de firma digital y ahora se utilizan en diversos casos. Cuando se implementan correctamente, las firmas digitales pueden mejorar la seguridad, garantizar la integridad y facilitar la autenticación de todo tipo de datos.

En el mundo blockchain, las firmas digitales se utilizan para firmar y autorizar transacciones de criptomonedas. Son especialmente importantes para Bitcoin porque las firmas digitales garantizan que un token sólo pueda ser utilizado por alguien con la clave privada correspondiente.

Aunque llevamos años utilizando firmas electrónicas y digitales, todavía hay mucho margen de crecimiento. Hoy en día, la mayoría de los documentos oficiales todavía se basan en materiales en papel, pero a medida que más sistemas migren a lo digital, veremos más soluciones de firma digital.