Firma Digital

FIRMA DIGITAL

Una firma digital es un esquema matemático que sirve para demostrar la autenticidad de un mensaje digital, que puede ser por ejemplo un documento electrónico. Una firma digital da al destinatario seguridad de que el mensaje fue creado por el remitente (autenticidad de origen), y que no fue alterado durante la transmisión (integridad). Las firmas digitales se utilizan comúnmente para la distribución de software, transacciones financieras y en otras áreas donde es importante detectar la falsificación y la manipulación.

La firma digital consiste en un método criptográfico que asocia la identidad de una persona o de un equipo informático, al mensaje o documento. En función del tipo de firma, puede además asegurar la integridad del documento o mensaje.

La firma electrónica, como la firma hológrafa (autógrafa, manuscrita), puede vincularse a un documento para identificar al autor, para señalar conformidad (o disconformidad) con el contenido, para indicar que se ha leído y, en su defecto mostrar el tipo de firma y garantizar que no se pueda modificar su contenido.

Terminología

• Una firma digital es una cadena de caracteres asociada a un mensaje digital que garantizan la autenticidad del origen e integridad del mismo. Para generarla se utilizan métodos criptográficos.

• La firma electrónica es un término de naturaleza fundamentalmente legal y más amplio desde un punto de vista técnico, ya que puede contemplar métodos no criptográficos, por ejemplo puede tratarse de una firma electrónica escrita.

Los términos de firma digital y firma electrónica se utilizan con frecuencia como sinónimos, pero este uso en realidad es incorrecto.

Un ejemplo claro de la importancia de esta distinción es el uso por la Comisión europea. En el desarrollo de la Directiva europea 1999/93/CE que establece un marco europeo común para la firma electrónica empezó utilizando el término de firma digital en el primer borrador, pero finalmente acabó utilizando el término de firma electrónica para desacoplar la regulación legal de este tipo de firma de la tecnología utilizada en su implementación.

• Un algoritmo de generación de firma digital, también llamado simplemente algoritmo de generación de firma, es un método para producir firmas digitales.

• Un algoritmo de verificación de firma digital, también llamado simplemente algoritmo de verificación, es un método que permite la verificación de que una firma digital es auténtica.

• Un esquema o mecanismo de firma digital consiste en un algoritmo de generación de firma y su algoritmo de verificación asociado.

PROPIEDADES NECESARIAS

Se han establecido una serie de propiedades necesarias que tiene que cumplir un esquema de firma para que pueda ser utilizado.1 La validez de una firma se ampara en la imposibilidad de falsificar cualquier tipo de firma radica en el secreto del firmante. En el caso de las firmas escritas el secreto está constituido características de tipo grafológico inherentes al signatario y por ello difíciles de falsificar. Por su parte, en el caso de las firmas digitales, el secreto del firmante es el conocimiento exclusivo de una clave (secreta) utilizada para generar la firma. Para garantizar la seguridad de las firmas digitales es necesario a su vez que estas sean:

• Únicas: Las firmas deben poder ser generadas solamente por el firmante y por lo tanto infalsificable. Por tanto la firma debe depender del firmante

• Infalsificables: Para falsificar una firma digital el atacante tiene que resolver problemas matemáticos de una complejidad muy elevada, es decir, las firmas han de ser computacionalmente seguras. Por tanto la firma debe depender del mensaje en sí.

• Verificables: Las firmas deben ser fácilmente verificables por los receptores de las mismas y, si ello es necesario, también por los jueces o autoridades competentes.

• Innegables: El firmante no debe ser capaz de negar su propia firma.

• Viables: Las firmas han de ser fáciles de generar por parte del firmante.

FIRMA SEGURA HACIA ADELANTE

2 La idea básica de estos esquemas de firma es extender los algoritmos de firma digital con un algoritmo de actualización de clave que haga que la clave secreta pueda ser cambiada frecuentemente mientras la clave pública permanece siendo la misma. El esquema resultante es seguro hacia adelante si el conocimiento de la clave secreta en un momento del tiempo no ayuda a falsificar firmas relativas a un periodo anterior de tiempo.

CLASIFICACIÓN

En función del modo en el que se construye la firma

Podemos construir esquemas de firma digital basándonos en distintos tipos de técnicas:

• Basándonos en la supuesta seguridad de dispositivos físicos

• Basándonos en criptografía de clave simétrica.

• Basándonos en criptografía de clave asimétrica.

Basándonos en la supuesta seguridad de dispositivos físicos

Un dispositivo, como una smart card, se dice que es resistente a modificaciones (en inglés tamper resistant) si se cree que es difícil acceder a la clave secreta almacenada en él. Por tanto podemos usar una smart card con un algoritmo [[criptografía |criptográfico] para construir una firma digital de la siguiente forma:

El signatario tienen una smart card que puede sólo cifrar con una clave secreta , y cada verificador tiene una smart card que puede sólo descifrar con una clave secreta de forma que lo cifrado por sólo puede ser verificado por . y pueden ser iguales (clave simétrica) o distintas (claves asimétricas). En este tipo de mecanismo hay que abordar el problema de instalar y almacenar de forma segura las claves en las smart cards. Falsificar una firma es difícil si el dispositivo es resistente a modificaciones.

Basándonos en criptografía de clave simétrica

Se han propuesto distintos protocolos de firma basados en la criptografía de clave secreta. Sin embargo, a partir de la aparición de la criptografía asimétrica están en recesión debido a su superioridad tanto conceptual como operacional en la mayoría de los contextos de uso.

Los esquemas de firma digital de clave simétrica son los siguientes:

• Firma de Desmedt

• Firma de Lamport-Diffie

• Firma de clave simétrica de Rabin

• Firma de Matyas-Meyer

Estos esquemas están basados en el uso una función de un solo sentido (en inglés one-way function). La gran desventaja de este tipo de esquemas es el tamaño de las claves y de las firmas y del hecho de que sólo pueden ser usadas un número fijo de veces (frecuentemente una sola vez). Merkle4 ha propuesto optimizaciones para este tipo de algoritmos. Bleichenbacher y Maurer han proporcionado una generalización de estos métodos.5 Estos esquemas han servido como primitivas usadas en construcciones más complejas

Basándonos en criptografía de clave asimétrica

Se han propuesto distintos protocolos de firma basados en la criptografía de clave asimétrica. Los más importantes son los siguientes:

• Firma RSA

• Firma DSS

• Firma ESING

• Firma de clave asimétrica de Rabin

• Firma ElGamal

• Firma con curvas elípticas

• Firma de Guillou-Quisquater

• Firma de Ohta-Okamoto

• Firma de Schnorr

• Firma de Okamoto

• Firma de Feige-Fiat-Shamir

El uso de criptografía asimétrica para firma digital se basa en el concepto de funciones de un solo sentido con trampa (en inglés trapdoor one-way functions). Son funciones son fáciles de computar en una sola dirección y difícil de computar en otra dirección, excepto para alguien que conozca la información 'trampa'. La información puede entonces ser firmada digitalmente si el signatario transforma la información con su clave secreta (la información trampa). El verificador puede verificar la firma digital aplicando la transformación en el sentido fácil usando la clave pública.

En función de si usa información aleatoria

Algunos esquemas de firma son deterministas y otros usan bits aleatorios. Las firmas que usan bits aleatorios probablemente revelan menos información sobre la clave secreta, sin embargo, por otra parte, el obligan al signatario a tener una fuente segura de bits aleatorios. Observar que si la fuente de bits aleatorios es revelada, no sólo la firma sino también la clave secreta puede que sea comprometida.

En función de si necesita el mensaje original para la verificación de la firma

Podemos clasificar los esquemas de firma digital en función de si es necesario tener el mensaje original para verificar la firma, dando lugar a los siguientes tipos:6 7

• Esquemas de firma digital con recuperación de mensaje

• Esquemas de firma digital con apéndice

Esquemas de firma digital con recuperación de mensaje

Para verificar la firma este tipo de esquemas no requieren el mensaje original ya que el mensaje original se puede recuperar a partir de la propia firma digital.

Esquemas de firma digital con apéndice

Este tipo de esquemas requieren el mensaje original para poder verificar la firma. Esto es debido a que a lo que se aplica el algoritmo de firma no es realmente el mensaje original sino el resultado de aplicar una función hash con ciertas propiedades que las hacen resistentes frente a ataques para hallar su inversa, es decir, no es posible, a partir del valor resumen, calcular los datos originales. Son los llamadas códigos de detección de modificaciones.

Algunas de las motivaciones para hacer esto son:

• Reducir

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