O que é uma assinatura digital?
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O que é uma assinatura digital?

O que é uma assinatura digital?

Intermedi√°rio
Publicado em Aug 19, 2019Atualizado em Jan 31, 2023
7m

Uma assinatura digital é um mecanismo de criptografia usado para verificar a autenticidade e integridade de dados digitais. Podemos considerá-lo como uma versão digital das assinaturas manuscritas comuns, mas com maiores níveis de complexidade e segurança.

Resumidamente, podemos descrever uma assinatura digital como um código que é anexado a uma mensagem ou documento. Após 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 proteger comunica√ß√Ķes usando criptografia¬†remonta aos tempos antigos, os sistemas de assinatura digital tornaram-se uma realidade poss√≠vel nos anos 70 - gra√ßas ao desenvolvimento da¬†criptografia de chave p√ļblica (PKC). Portanto, para aprender como as assinaturas digitais funcionam, precisamos primeiro entender o b√°sico das fun√ß√Ķes hash e da Criptografia de Chave P√ļblica.


Fun√ß√Ķes Hash

Fun√ß√Ķes hash s√£o um dos elementos principais dos sistemas de assinatura digital. O processo de hashing envolve a transforma√ß√£o de dados de qualquer tamanho em dados de tamanho fixo. Isso √© feito por um tipo especial de algoritmos conhecidos como fun√ß√Ķes hash. Os dados de sa√≠da (outputs) gerados por uma fun√ß√£o hash s√£o conhecidos como valores hash (hash values).
Quando combinadas com¬†criptografia, as chamadas fun√ß√Ķes hash criptogr√°ficas podem ser usadas para gerar um valor de hash que funciona como uma impress√£o digital √ļnica. Isso significa que qualquer mudan√ßa nos dados de entrada (mensagem) resultaria em um hash completamente diferente. Essa √© a raz√£o pela qual as fun√ß√Ķes hash criptogr√°ficas s√£o amplamente usadas para verificar a autenticidade de dados digitais.


Criptografia de Chave P√ļblica (PKC)

Criptografia de chave p√ļblica, ou PKC, refere-se a um sistema criptogr√°fico que usa um par de chaves: uma chave p√ļblica e uma chave privada (public key e private key). As duas chaves s√£o matematicamente relacionadas e podem ser usadas tanto para criptografia de dados quanto para assinaturas digitais.

Como uma ferramenta de criptografia, o sistema PKC √© mais seguro do que os m√©todos mais rudimentares de¬†criptografia sim√©trica. Enquanto os sistemas mais antigos contam com a mesma chave para criptografar e descriptografar as informa√ß√Ķes, o PKC permite a encripta√ß√£o de dados com a chave p√ļblica e a¬†decripta√ß√£o com a chave privada correspondente.

Al√©m disso, o esquema PKC tamb√©m pode ser aplicado na gera√ß√£o de assinaturas digitais. O processo consiste em submeter uma mensagem (ou dado digital), juntamente com a chave privada do remetente, atrav√©s de uma fun√ß√£o hash. Em seguida, o destinat√°rio da mensagem pode verificar se a assinatura √© v√°lida usando a chave p√ļblica fornecida pelo remetente.

Em algumas situa√ß√Ķes, as assinaturas digitais podem envolver criptografia, mas isso nem sempre √© o caso. Por exemplo, a blockchain da¬†Bitcoin faz uso de assinaturas digitais e PKC, mas ao contr√°rio do que muitos pensam, n√£o h√° encripta√ß√£o no processo. Tecnicamente, a Bitcoin implementa o chamado Algoritmo de Assinatura Digital de Curvas El√≠pticas (ECDSA) para autenticar transa√ß√Ķes.


Como as assinaturas digitais funcionam

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

Hashing

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

No entanto, o hashing dos dados não é obrigatório para a produção de uma assinatura digital, pois é possível usar uma chave privada para assinar uma mensagem que não tenha sido submetida à uma função hash. Porém, no caso das criptomoedas, as mensagens são sempre transformadas em hashes, pois o tamanho fixo dos valores de hash facilita todo o processo.

Assinatura

Assim que a informa√ß√£o √© transformada em valores hash, o remetente da mensagem precisa assin√°-la. Este √© o momento em que a Criptografia de Chave P√ļblica entra em cena. Existem v√°rios tipos de algoritmos de assinatura digital, cada um com seu pr√≥prio mecanismo. Mas geralmente, a mensagem ser√° assinada com uma chave privada, e o destinat√°rio da mensagem poder√° verificar sua validade usando a chave p√ļblica correspondente (fornecida pelo remetente).

Em outras palavras, se a chave privada n√£o for inclu√≠da quando a assinatura for gerada, o destinat√°rio da mensagem n√£o poder√° usar a chave p√ļblica correspondente para verificar a validade da assinatura e da mensagem. As chaves p√ļblicas e privadas s√£o geradas pelo remetente da mensagem, mas somente a chave p√ļblica √© compartilhada com o receptor.

Vale a pena notar que as assinaturas digitais est√£o diretamente relacionadas ao conte√ļdo de cada mensagem. Portanto, ao contr√°rio das assinaturas manuscritas, que tendem a ser as mesmas, independentemente da mensagem, cada mensagem assinada digitalmente ter√° uma assinatura digital diferente.

Verificação

Vamos usar um exemplo para ilustrar todo o processo at√© a etapa final da verifica√ß√£o. Imagine que Alice escreveu uma mensagem para Bob, gerou um valor hash da mensagem e o combinou com sua chave privada para gerar uma assinatura digital. A assinatura funcionar√° como uma impress√£o digital √ļnica, exclusiva dessa mensagem.

Quando Bob recebe a mensagem, ele pode verificar a validade da assinatura digital usando a chave p√ļblica fornecida por Alice. Dessa forma, Bob pode ter certeza de que a assinatura foi criada por Alice porque somente ela tem a chave privada que corresponde a essa chave p√ļblica (pelo menos √© o que esperamos).

Então, é crucial que Alice mantenha sua chave privada em segredo. Se outra pessoa tomar posse da chave privada de Alice, ela poderá criar assinaturas digitais falsas em nome de Alice. No contexto da Bitcoin, isso significa que alguém pode usar a chave privada de Alice para mover ou gastar suas Bitcoins sem sua permissão.


Por que as assinaturas digitais s√£o importantes?

Assinaturas digitais s√£o frequentemente usadas para alcan√ßar tr√™s resultados: integridade de dados, autentica√ß√£o e n√£o-rep√ļdio.

  • Integridade de dados. Bob pode verificar se a mensagem de Alice n√£o foi alterada ao longo do caminho. Qualquer modifica√ß√£o na mensagem produziria uma assinatura completamente diferente.
  • Autenticidade.¬†Contanto que a chave privada de Alice seja mantida em segredo, Bob pode usar sua chave p√ļblica para confirmar que as assinaturas digitais foram criadas por Alice e mais ningu√©m.
  • N√£o-rep√ļdio. Assim que a assinatura for gerada, Alice n√£o poder√° negar que a tenha assinado no futuro, a menos que sua chave privada seja comprometida de alguma forma.


Casos de uso

Assinaturas digitais podem ser aplicadas a v√°rios tipos de documentos e certificados digitais. Portanto, elas t√™m v√°rias aplica√ß√Ķes poss√≠veis. Alguns dos casos de uso mais comuns incluem: ¬†

  • Tecnologia da Informa√ß√£o. Para melhorar a seguran√ßa dos sistemas de comunica√ß√£o da Internet.
  • Finan√ßas.¬†Assinaturas digitais podem ser implementadas em auditorias, relat√≥rios de despesas, contratos de empr√©stimo e muito mais.
  • Use legal.¬†Assinaturas digitais de todos os tipos de contratos de neg√≥cios e acordos legais, incluindo documentos governamentais.
  • Sistemas de sa√ļde. As assinaturas digitais podem evitar fraudes de prescri√ß√Ķes de rem√©dios e de registros m√©dicos.
  • Blockchain. Os esquemas de assinatura digital garantem que apenas os propriet√°rios leg√≠timos das criptomoedas possam assinar uma transa√ß√£o para movimentar o dinheiro (desde que suas chaves privadas n√£o sejam comprometidas).


Limita√ß√Ķes

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

  • Algoritmo. A qualidade dos algoritmos usados em um esquema de assinatura digital √© importante. Isso inclui a escolha de¬†fun√ß√Ķes hash confi√°veis e sistemas robustos de criptografia.
  • Implementa√ß√£o.¬†Mesmo que os algoritmos sejam bons, uma m√° implementa√ß√£o provavelmente causar√° falhas no sistema de assinaturas digitais.
  • Chave privada. Se as chaves privadas forem comprometidas de algum modo, as propriedades de autenticidade e n√£o-rep√ļdio ser√£o invalidadas. Para usu√°rios de criptomoedas, a perda de uma chave privada pode resultar em perdas financeiras significativas.


Assinaturas eletr√īnicas vs. assinaturas digitais

Resumidamente, as assinaturas digitais est√£o relacionadas a um tipo espec√≠fico de assinaturas eletr√īnicas - que se referem a qualquer m√©todo eletr√īnico de assinatura de documentos e mensagens. Portanto, todas as assinaturas digitais s√£o assinaturas eletr√īnicas, mas o contr√°rio nem sempre √© verdadeiro.

A principal diferen√ßa entre os dois sistemas √© o m√©todo de autentica√ß√£o. Assinaturas digitais fazem uso de sistemas criptogr√°ficos, como fun√ß√Ķes hash,¬†criptografia de chave p√ļblica e t√©cnicas de encripta√ß√£o.


Considera√ß√Ķes finais

As fun√ß√Ķes hash e o sistema PKC s√£o elementos cruciais nos esquemas de assinatura digital, que agora s√£o aplicados em uma grande variedade de situa√ß√Ķes. Se implementadas adequadamente, as assinaturas digitais podem aumentar a seguran√ßa, garantir a integridade e facilitar a autentica√ß√£o de todos os tipos de dados digitais.

No mundo da blockchain, as assinaturas digitais s√£o usadas para assinar e autorizar transa√ß√Ķes de criptomoedas. Eles s√£o particularmente importantes para a Bitcoin porque as assinaturas garantem que as moedas s√≥ podem ser usadas pelos indiv√≠duos que possuem as chaves privadas correspondentes.

Embora tenhamos utilizado assinaturas eletr√īnicas e digitais durante anos, ainda h√° muito espa√ßo para crescimento. Uma grande parte da burocracia de hoje ainda √© baseada em papel, mas provavelmente veremos mais ado√ß√£o de esquemas de assinatura digital √† medida que migramos para um sistema mais digitalizado.