Firmas digitales en Blockchain y cómo funciona

Las firmas digitales suenan como una alternativa moderna a la firma de documentos con papel y bolígrafo. En este artículo, comprenderá las firmas digitales en Blockchain y cómo funciona.

Una firma digital es un mecanismo criptográfico que se utiliza para verificar la autenticidad e integridad de los datos digitales. Podemos pensar en él como una versión digital de manuscritos ordinarios, pero con un mayor nivel de complejidad y seguridad.

En pocas palabras, podemos describir una firma digital como un código adjunto a un mensaje o documento. Una vez generado, el código actúa como prueba de que el mensaje no se ha cambiado de remitente a receptor.

Aunque el concepto de proteger las comunicaciones mediante criptografía se remonta a la antigüedad, los esquemas de firma digital se convirtieron en una posible realidad en la década de 1970, gracias al desarrollo de la criptografía de clave pública (PKC). Entonces, para aprender cómo funcionan las firmas digitales, primero debemos comprender los conceptos básicos de las funciones hash y la criptografía de clave pública.

Funciones hash

El hash es uno de los elementos clave de un sistema de firma digital. El proceso de hash implica convertir cualquier dato dimensional en una salida de dimensión fija. Esto se realiza mediante tipos especiales de algoritmos conocidos como funciones hash. La salida generada por una función hash se conoce como valor hash o digestión de mensajes.

Cuando se combinan con la criptografía, las funciones hash criptográficas se pueden utilizar para crear un valor hash (resumen) que actúa como una huella digital única. Esto significa que cualquier cambio en la información de inicio de sesión (mensaje) dará como resultado una salida completamente diferente (valor hash). Esta es la razón por la que las funciones hash criptográficas se utilizan ampliamente para verificar la autenticidad de los datos digitales.

Criptografía de clave pública (PKC)

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

Como herramienta de cifrado, PKC es más seguro que los métodos más básicos de cifrado simétrico. Aunque los sistemas más antiguos usan la misma clave para cifrar y descifrar datos, PKC permite que los datos públicos se cifren y descifren con la clave privada adecuada.

Además, el esquema PKC se puede utilizar para crear firmas digitales. En esencia, el proceso implica el hash de un mensaje (o información digital) junto con la clave privada del firmante. A continuación, el destinatario puede utilizar una clave pública proporcionada por el firmante para verificar que la firma es válida.

En algunos casos, las firmas digitales pueden incluir cifrado, pero no siempre es así. Por ejemplo, la cadena de bloques de Bitcoin utiliza PKC y firmas digitales, pero como muchos creen, no hay cifrado en el proceso. Técnicamente, Bitcoin utiliza el denominado algoritmo de firma digital curvada elíptica (ECDSA) para autenticar transacciones.

Cómo funcionan las firmas digitales

En el contexto de las criptomonedas, el sistema de firma digital a menudo consta de tres pasos principales: hash, firma y verificación.

Hash de datos

El primer paso es aplicar un hash al mensaje o la información digital. Esto se hace presentando datos usando un algoritmo hash para crear un valor hash (es decir, digestión de mensajes). Como se mencionó, los mensajes pueden variar significativamente en tamaño, pero cuando están usando hash, todos sus valores hash tienen la misma longitud. Esta es la característica más importante de la función hash.

Sin embargo, el hash de datos no es necesario para la generación de firmas digitales, ya que se puede usar una clave privada para firmar un mensaje que nadie ha ingresado. Pero para las criptomonedas, la información siempre es hachís, porque tratar con longitudes fijas de digestión simplifica todo el proceso.

firma

Una vez que la información ha sido pirateada, el remitente del mensaje debe firmarlo. Este es el momento en que se lanza la criptografía de clave pública. Hay varios tipos de algoritmos de firma digital, cada uno con su propio mecanismo. Sin embargo, en esencia, el mensaje hash se firmará con una clave privada y el destinatario del mensaje puede verificar su autenticidad utilizando la clave pública adecuada (proporcionada por el firmante).

En otras palabras, si no se ingresa la clave privada al crear la firma, el destinatario del mensaje no podrá utilizar la clave pública adecuada para verificar su autenticidad. Tanto las claves públicas como las privadas son creadas por el remitente del mensaje, pero solo se comparten con el receptor de la clave pública.

Tenga en cuenta que las firmas digitales están directamente relacionadas con el contenido de cada mensaje. Por lo tanto, a diferencia de las firmas manuscritas que son iguales independientemente del mensaje, cada mensaje firmado digitalmente tendrá una firma digital diferente.

validado

Tomemos un ejemplo para mostrar todo el proceso hasta la etapa final de inspección. Imagine que Alice Boba escribe un mensaje, lo hash y luego combina el valor hash con una clave privada para crear una firma digital. La firma actuará como una huella digital única de ese mensaje.

Cuando Bob recibe el mensaje, puede verificar la validez de la firma digital usando la clave pública proporcionada por Alice. De esa manera, Bob puede estar seguro de que la firma fue creada por Alice, porque solo tiene una clave privada que coincide con la clave pública (al menos eso es lo que esperamos).

Por eso es muy importante que Alice mantenga su clave privada en secreto. Si otra persona obtiene la clave privada de Alice, puede crear una firma digital e identificarse como Alice. En el contexto de Bitcoin, esto significa que alguien puede usar su clave privada para transferir o gastar sus Bitcoins sin el permiso de Alice.

¿Por qué son importantes las firmas digitales?

Las firmas digitales se utilizan a menudo para lograr tres resultados: integridad de los datos, autenticación y no rechazo.

• Integridad de los datos. Bob puede comprobar que el mensaje de Alice no ha cambiado a lo largo del camino. Cualquier cambio en el mensaje creará una firma completamente diferente.
• Realidad. Siempre que la clave privada de Alice se mantenga en secreto, Bob puede usar la clave pública para verificar que las firmas digitales fueron creadas por Alice y nadie más.
• No se pospondrá. Una vez que se crea la firma, si la clave privada no se ve comprometida de ninguna manera, Alice no podrá negar que la firmó en el futuro.

Términos de Uso

Las firmas digitales se pueden aplicar a varios tipos de documentos y certificados digitales. Entonces tienen varias aplicaciones. Algunos de los usos más habituales son:  

• Tecnologías de la información. Incrementar la seguridad de los sistemas de comunicación de Internet.
• Finanzas. Las firmas digitales se pueden utilizar en auditorías, informes de gastos, acuerdos de préstamo y más.
• Legal. Firma digital de todo tipo de contratos comerciales y acuerdos legales, incluidos documentos gubernamentales.
• Salud. Las firmas digitales pueden prevenir la falsificación de recetas y registros médicos.
• Blockchain. Los esquemas de firma digital solo permiten a los propietarios legítimos de criptomonedas firmar una transacción para transferir fondos (siempre que no se violen las claves privadas).

Restricciones

Los principales problemas que enfrentan los esquemas de firma digital se basan en al menos tres estudiantes: 

• Algoritmo. La calidad de los algoritmos utilizados en el esquema de firma digital es importante. Esto incluye una selección de funciones hash y sistemas criptográficos válidos .
• Ejecución. Si los algoritmos son buenos, pero no implementados, es probable que el sistema de firma digital presente fallas.
• Llave privada. Si las claves privadas se filtran o se comprometen de alguna manera, las funciones de autenticidad y rechazo no serán válidas. Para los usuarios de criptomonedas, la pérdida de una clave privada puede resultar en pérdidas financieras significativas.

Firma electrónica y firma digital

En pocas palabras, las firmas digitales son un tipo de firma electrónica: cualquier método electrónico para firmar documentos y mensajes. Por tanto, todas las firmas digitales son firmas electrónicas, pero lo contrario no siempre es cierto.

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

Pensamientos cerrados

Las funciones hash y la criptografía de clave pública forman ahora la base de los sistemas de firma digital ampliamente utilizados. Si se usan correctamente, las firmas digitales pueden aumentar la seguridad, garantizar la integridad y facilitar la autenticación de todo tipo de datos digitales.

En el ámbito de la cadena de bloques, las firmas digitales se utilizan para firmar y autorizar transacciones de criptomonedas. Son especialmente importantes para Bitcoin porque las firmas garantizan que las monedas solo las puedan gastar las personas con las claves privadas adecuadas.

Aunque hemos estado utilizando firmas electrónicas y digitales durante años, todavía hay mucho espacio para el desarrollo. Gran parte de la burocracia actual todavía se basa en la documentación, pero a medida que avancemos hacia un sistema más digital, es probable que veamos que se adoptan más esquemas de firma digital.