O que é uma Assinatura Digital?

A assinatura digital é um mecanismo criptografado utilizado para verificar a autenticidade e a integridade dos dados digitais. Podemos pensar nela como uma versão digital de assinaturas manuscritas comuns, mas com níveis mais altos de complexidade e segurança.

Em resumo, podemos descrever uma assinatura digital como um código que é anexado a uma mensagem ou documento. Uma vez gerado, o código atua como prova de que a mensagem não foi adulterada ao longo do caminho do remetente para o destinatário.

Embora o conceito de segurança das comunicações usando criptografia remonte aos tempos antigos, os sistemas de assinatura digital tornaram-se uma realidade possível nos anos 70 — graças ao desenvolvimento da criptografia de chave pública (PKC). Portanto, para aprender como as assinaturas digitais funcionam, precisamos primeiro entender os conceitos básicos das funções de hash e da Criptografia de Chave Pública.

Funções de Hash

As funções de hash são um dos principais elementos dos sistemas de assinatura digital. O processamento de hashing envolve a alteração de dados de qualquer tamanho em dados de tamanho fixo. Isto é feito por um tipo especial de algoritmos conhecidos como funções hash. As saídas geradas por uma função de hash são conhecidas como valores de hash.

Quando combinadas com criptografia, as chamadas funções criptográficas de hash podem ser usadas para gerar um valor de hash que atua como uma impressão digital única.

Isto significa que qualquer mudança nos dados de entrada (mensagem) resultaria em um hash completamente diferente. Esta é a razão pela qual as funções criptográficas de hash são amplamente utilizadas para verificar a autenticidade dos dados digitais.

Criptografia de Chave Pública (PKC)

A criptografia de chave pública, ou PKC, refere-se a um sistema criptográfico que utiliza um par de chaves: uma chave pública e uma chave privada. Às duas chaves estão matematicamente relacionadas e podem ser usadas tanto para criptografia de dados quanto para assinaturas digitais.

Como ferramenta de criptografia, o sistema PKC é mais seguro que os métodos mais rudimentares de criptografia simétrica. Enquanto os sistemas mais antigos dependem da mesma chave para criptografar e decodificar informações, o PKC permite que os dados sejam criptografados com a chave pública e decodificados com a chave privada correspondente.

Além disso, o esquema PKC também pode ser aplicado para a geração de assinaturas digitais. O processo consiste em submeter uma mensagem (ou dados digitais), juntamente com a chave privada do remetente, através de uma função hash.

Então o destinatário da mensagem pode verificar se a assinatura é válida usando a chave pública fornecida pelo remetente.

Em algumas situações, as assinaturas digitais podem envolver criptografia, mas este nem sempre é o caso. Por exemplo, a cadeia de blocos do Bitcoin recorre a assinaturas digitais e PKC, mas ao contrário do que muitas pessoas pensam, não há criptografia no processo. Tecnicamente, o Bitcoin implementa o chamado Algoritmo de Assinatura Digital em Curva Elíptica (ECDSA) para autenticar transações.

Como Funcionam as Assinaturas Digitais

No contexto das Criptomoedas, um sistema de assinatura digital geralmente consiste em três etapas básicas: hashing, assinatura e verificação.

Hashin

O primeiro passo é fazer hash da mensagem ou dos dados digitais. Isto é feito por um algoritmo de hash, que altera os dados em um valor de hash. Como mencionado, as mensagens podem variar significativamente em tamanho, mas quando são submetidas ao processo de hash, todos os valores gerados (valores de hash) têm o mesmo tamanho. Esta é a propriedade primária de uma função de hash.

Entretanto, o hash dos dados não é obrigatório para produzir uma assinatura digital, já que é possível usar uma chave privada para assinar uma mensagem que não tenha sido hash. No entanto, no caso de moedas criptográficas, as mensagens são sempre transformadas em hashes, pois o tamanho fixo dos valores de hash facilita todo o processo.

Assinatura

Uma vez transformada a informação em valores de hash, o remetente da mensagem precisa assiná-la. Isto é quando a Criptografia de Chave Pública entra em jogo. Há vários tipos de algoritmos de assinatura digital, cada um com seu próprio mecanismo. Mas geralmente a mensagem será assinada com uma chave privada e o destinatário da mensagem poderá verificar sua validade usando a chave pública correspondente (fornecida pelo remetente).

Aliás, se a chave privada não for incluída quando a assinatura for gerada, o destinatário da mensagem não poderá usar a chave pública correspondente para verificar a validade da assinatura e da mensagem. As chaves pública e privada são geradas pelo remetente da mensagem, mas somente a chave pública é compartilhada com o receptor.

Vale ressaltar que as assinaturas digitais estão diretamente relacionadas com o conteúdo de cada mensagem. Consequentemente, ao contrário das assinaturas manuscritas, que tendem a ser as mesmas de modo a não depender da mensagem, cada mensagem assinada digitalmente terá uma assinatura digital diferente.

Verificação

Vamos usar um exemplo para ilustrar todo o processo até a etapa final da verificação. Imagine que Maria escreveu uma mensagem para João, gerou um valor hash da mensagem, e a combinou com sua chave privada para gerar uma assinatura digital. A assinatura funcionará como uma impressão digital única, única para aquela mensagem.

Quando João recebe a mensagem, ele pode verificar a validade da assinatura digital usando a chave pública fornecida por Maria. Desta forma, Joaão pode ter certeza de que a assinatura foi criada por Maria porque somente ela tem a chave privada que corresponde a esta chave pública (pelo menos esperamos que sim).

Portanto, é crucial que Maria mantenha em segredo sua chave privada. Se alguém mais tomar posse da chave privada de Maria, pode criar assinaturas digitais falsas em nome de Maria. No contexto do Bitcoin, isto significa que alguém poderia usar a chave privada da Maria para mover ou gastar seus Bitcoins sem sua permissão.

Por que as Assinaturas Digitais são Importantes?

As assinaturas digitais são frequentemente utilizadas para alcançar três resultados: integridade dos dados, autenticação e não-repúdio.

Integridade dos dados. João pode verificar que a mensagem de Maria não foi alterada ao longo do caminho. Qualquer alteração na mensagem produziria uma assinatura inteiramente diferente.

Autenticidade. Desde que a chave privada de Maria seja mantida em segredo, João pode usar sua chave pública para confirmar que as assinaturas digitais foram criadas por Maria e por mais ninguém.

Não-repúdio. Uma vez que uma assinatura é gerada, Maria não pode negar que a assinou no futuro, a menos que sua chave privada seja comprometida de alguma forma.

Casos de uso

As assinaturas digitais podem ser aplicadas a muitos tipos de documentos e certificados digitais. Portanto, elas têm muitas aplicações possíveis. Alguns dos casos mais comuns de uso incluem:

Tecnologia da Informação. Para melhorar a segurança dos sistemas de comunicação na Internet.

Finanças. Assinaturas digitais podem ser efetivado em auditorias, relatórios de despesas, contratos de empréstimo e muito mais.

Legal. Assinaturas digitais para todos os tipos de contratos comerciais e acordos legais, incluindo documentos governamentais.

Saúde. Assinaturas digitais podem prevenir fraudes em prescrições de medicamentos e registros médicos.

Bloqueio. Os esquemas de assinatura digital garantem que somente proprietários legítimos de moeda digital possam assinar uma transação para movimentar dinheiro (desde que suas chaves privadas não sejam comprometidas).

Limitações

Os principais desafios enfrentados pelos esquemas de assinatura digital estão relacionados a pelo menos três fatores:

Algoritmo. A qualidade dos algoritmos empregados em um esquema de assinatura digital é fundamental. Isto inclui a escolha de funções de hash confiáveis e sistemas de criptografia robustos.

Implementação. Mesmo que os algoritmos sejam bons, é provável que a má implementação cause o fracasso do sistema de assinatura digital.

Chave privada. Se as chaves privadas forem comprometidas de alguma forma, as propriedades de autenticidade e não-repúdio serão invalidadas. Para usuários de Criptomoedas, a perda de uma chave privada pode resultar em perdas financeiras significativas.

Assinaturas Eletrônicas vs. Assinaturas Digitais

Em resumo, as assinaturas digitais referem-se a um tipo específico de assinatura eletrônica — que se refere a qualquer método eletrônico de assinatura de documentos e mensagens. Portanto, todas as assinaturas digitais são assinaturas eletrônicas, mas o inverso nem sempre é verdadeiro.

A diferença principal entre os dois sistemas é o mecanismo de autenticação. As assinaturas digitais usam sistemas criptográficos como funções hash, criptografia de chave pública e técnicas de criptografia.

Conclusão

As funções de hash e o sistema PKC são elementos cruciais nos esquemas de assinatura digital, que agora são aplicados em uma grande variedade de situações. Se implementadas corretamente, as assinaturas digitais podem aumentar a segurança, garantir a integridade e facilitar a autenticação de todos os tipos de dados digitais.

No mundo da cadeia de blocos, as assinaturas digitais são usadas para assinar e autorizar transações em moeda digital. Elas são particularmente importantes para Bitcoin porque as assinaturas garantem que as moedas só possam ser utilizadas por indivíduos que possuam as chaves privadas correspondentes.

Embora tenhamos usado assinaturas eletrônicas e digitais por anos, ainda há muito espaço para crescimento. Uma grande parte da burocracia atual ainda é baseada em papel, mas provavelmente veremos mais adoção de esquemas de assinatura digital à medida que migramos para um sistema mais digitalizado.