Que es la firma digital?
Conceptos básicos
El concepto de garantizar la autenticidad e integridad de los datos digitales es posible gracias a un mecanismo criptográfico conocido como firma digital. A diferencia de las firmas manuscritas ordinarias, las firmas digitales son más complejas y proporcionan mayores niveles de seguridad.
Una firma digital puede definirse como un código adjunto a un mensaje o documento, que prueba que el mensaje no ha sido alterado durante la transmisión entre emisor y receptor.
Aunque la criptografía se ha utilizado para asegurar las comunicaciones desde la antigüedad, no fue hasta el desarrollo de la criptografía de clave pública en la década de 1970 cuando los esquemas de firma digital se hicieron viables. Por lo tanto, para entender cómo funcionan las firmas digitales, es necesario comprender primero los fundamentos de las funciones hash y la criptografía de clave pública.
Funciones hash
Los sistemas de firma digital dependen en gran medida de las funciones hash, vitales para transformar datos de cualquier tamaño en una salida de tamaño fijo. Las funciones hash son algoritmos únicos que producen un valor hash o compendio de mensajes y, por tanto, forman parte integral de la generación de huellas digitales únicas. Al utilizar funciones hash criptográficas en combinación con la criptografía, el valor hash o compendio resultante se convierte en un medio fiable para verificar la autenticidad de los datos digitales. Cualquier cambio en los datos de entrada o en el mensaje provocaría una salida o valor hash completamente diferente. Por lo tanto, las funciones hash criptográficas se han utilizado ampliamente para verificar la autenticidad de los datos digitales.
Criptografía de clave pública (PKC)
La criptografía de clave pública es una técnica criptográfica que utiliza dos claves vinculadas matemáticamente: pública y privada. Estas claves pueden utilizarse tanto para el cifrado de datos como para la firma digital, lo que convierte a la PKC en una herramienta de cifrado más segura que los métodos tradicionales de cifrado simétrico.
La característica única de PKC es que el cifrado de datos utiliza la clave pública, mientras que su correspondiente clave privada se utiliza para el descifrado de datos. Este enfoque supera las limitaciones de los sistemas más antiguos que se basan en la misma clave para el cifrado y el descifrado.
Aparte de sus capacidades de cifrado, PKC también puede generar firmas digitales. Este proceso consiste en utilizar la clave privada del firmante para hacer un hash de un mensaje o dato digital. El destinatario del mensaje puede entonces verificar la validez de la firma utilizando la clave pública proporcionada por el firmante.
Aunque algunas firmas digitales pueden implicar cifrado, el esquema PKC no siempre lo requiere. Por ejemplo, la cadena de bloques Bitcoin utiliza PKC y firmas digitales, pero no implica cifrado. En su lugar, Bitcoin utiliza el Algoritmo de Firma Digital de Curva Elíptica (ECDSA) para autenticar las transacciones.
¿Cómo funcionan las firmas digitales?
En las criptomonedas, los sistemas de firma digital suelen seguir tres pasos esenciales: hash, firma y verificación.
El hash es el primer paso y consiste en enviar un mensaje o datos digitales a través de un algoritmo de hash para generar un valor hash de longitud fija. Aunque el hash no es necesario para crear una firma digital, se suele utilizar en las criptomonedas porque simplifica el proceso.
Después del hash, el remitente del mensaje lo firma utilizando su clave privada. El algoritmo de firma digital puede variar, pero el receptor verificará la firma resultante utilizando la clave pública correspondiente proporcionada por el firmante.
A diferencia de las firmas manuscritas, que suelen ser las mismas independientemente del mensaje, las firmas digitales son únicas para cada mensaje. Cuando Bob recibe el mensaje, puede verificar la firma digital utilizando la clave pública proporcionada por Alice. Esto garantiza que sólo Alice, que tiene la clave privada correspondiente, puede haber generado la firma.
Para evitar accesos no autorizados, Alice debe mantener la confidencialidad de su clave privada. Si otra persona accede a ella, puede crear firmas digitales haciéndose pasar por Alice. En el contexto de Bitcoin, esto podría permitir transacciones y transferencias de Bitcoins no autorizadas.
¿Por qué son necesarias las firmas digitales?
Las firmas digitales sirven para tres propósitos principales: integridad de los datos, autenticación y no repudio.
En cuanto a la integridad de los datos, las firmas digitales garantizan que los mensajes permanezcan inalterados durante su transmisión. Si alguien modifica el mensaje, la firma cambiará, alertando al destinatario de que el mensaje ha sido manipulado.
La autenticación es otro aspecto crucial de las firmas digitales. Manteniendo segura la clave privada, Alice puede utilizar su clave pública para demostrar que es la creadora de la firma. De esta manera, Bob puede verificar que Alice envió el mensaje y no otra persona haciéndose pasar por ella.
Por último, las firmas digitales proporcionan no repudio, lo que significa que Alice no puede negar haber enviado el mensaje después de crear y enviar la firma. A menos que la clave privada de Alice esté comprometida, nadie más podría haber creado esa firma específica.
Casos de uso
El uso de la firma digital abarca diversos campos como las Tecnologías de la Información, Finanzas, Legal, Sanidad y Blockchain, entre otros.
En Tecnología de la Información, las firmas digitales pueden utilizarse para aumentar la seguridad de los sistemas de comunicación por Internet. Esto mejora la integridad y confidencialidad de los documentos digitales.
En el sector de las finanzas, las firmas digitales pueden aplicarse a auditorías, informes de gastos, acuerdos de préstamo y otras transacciones financieras. El uso de firmas digitales puede agilizar los procesos y reducir los errores.
Los documentos legales, como contratos empresariales y documentos gubernamentales, pueden firmarse digitalmente, lo que garantiza su autenticidad y evita el fraude.
En el sector sanitario, las firmas digitales pueden utilizarse para verificar la validez de las recetas y los historiales médicos, reduciendo el riesgo de actividades fraudulentas.
En el contexto de la tecnología Blockchain, los esquemas de firma digital garantizan que solo los propietarios legítimos de las criptomonedas puedan firmar una transacción para mover fondos. Esto garantiza la seguridad e integridad de la red Blockchain siempre que las claves privadas se mantengan seguras.
Limitaciones
Garantizar la seguridad de los esquemas de firma digital requiere cumplir al menos tres requisitos: selección adecuada del algoritmo, implementación efectiva y salvaguarda de las claves privadas. La calidad del algoritmo es crucial para lograr un esquema de firma digital fiable, lo que requiere la selección de funciones hash y sistemas criptográficos de confianza. Sin embargo, incluso con buenos algoritmos, una aplicación incorrecta puede provocar fallos en el sistema de firma digital. Por último, si las claves privadas se filtran o se ponen en peligro, la autenticidad y el no repudio se ven comprometidos, y para los usuarios de criptomonedas, la pérdida de una clave privada puede dar lugar a pérdidas financieras sustanciales.
Firmas electrónicas frente a firmas digitales
El método de autenticación es la principal diferencia entre la firma electrónica y la digital. Mientras que las firmas electrónicas engloban todos los métodos electrónicos de firma de documentos y mensajes, las firmas digitales utilizan específicamente sistemas criptográficos como funciones hash, criptografía de clave pública y técnicas de cifrado. Por tanto, todas las firmas digitales se consideran firmas electrónicas, pero no todas las firmas electrónicas son firmas digitales.
Conclusión
La aplicación de los sistemas de firma digital abarca una amplia gama de casos de uso, apoyándose en componentes básicos como las funciones hash y la criptografía de clave pública. Estos sistemas, cuando se implementan correctamente, ofrecen una mayor seguridad, garantizan la integridad de los datos y facilitan la autenticación de todo tipo de datos digitales.
En el contexto de la tecnología blockchain, las firmas digitales son esenciales para autorizar y firmar las transacciones de criptomonedas, especialmente en el caso de Bitcoin. Estas firmas garantizan que sólo los propietarios de las claves privadas correspondientes pueden gastar las monedas asociadas.
A pesar de los años de utilización de las firmas electrónicas y digitales, todavía hay mucho potencial de crecimiento. En la actualidad, una parte significativa de los procesos burocráticos sigue dependiendo de métodos basados en papel. Sin embargo, con el actual cambio hacia la digitalización, es probable que veamos una mayor adopción de los sistemas de firma electrónica en el futuro.