Firma digital

Una firma digital és un mecanisme criptográfico que permet al receptor d'un mensage firmat digitalment identificar a l'entitat originadora de dit mensage (autenticació d'orige i no repudie), i confirmar que el mensage no ha segut alterat des de que va ser firmat pel originador (integritat).^[1]^[2]

Terminologia

Terminologia associada al concepte:^[3]

Un algoritme de generació de firma digital, també cridat simplement algoritme de generació de firma, és un método per a produir firmes digitals.
Un algoritme de verificació de firma digital, també cridat simplement algoritme de verificació, és un método que permet la verificació de que una firma digital és autèntica.
Un esquema o mecanisme de firma digital consistix en un algoritme de generació de firma i el seu algoritme de verificació associat.
Un procés o procediment de firma digital és un algoritme de generació de firma digital, junt en un método per a formatear les senyes en mensages que puguen ser firmats.

Propietats necessàries

S'han establit una série de propietats necessàries que té que complir un esquema de firma per a que puga ser utilisat.^[4] La validea d'una firma s'ampara en l'impossibilitat de falsificar qualsevol tipo de firma, sempre i quan es mantinga en secret la clau del firmant. En el cas de les firmes escrites el secret està constituït per característiques de tipo grafològic inherents al signatario i per això difícils de falsificar. Per la seua banda, en el cas de les firmes digitals, el secret del firmant és el coneiximent exclusiu d'una clau (secreta) utilisada per a generar la firma. Per a garantisar la seguritat de les firmes digitals és necessari a la seua volta que estes siguen:

Úniques: Les firmes deuen poder ser generades solament pel firmant i per lo tant infalsificable. Per tant la firma deu dependre del firmant.

Infalsificables: Per a falsificar una firma digital'atacant té que resoldre problemes matemàtics d'una complexitat molt elevada, és dir, les firmes han de ser computacionalment segures. Per tant la firma deu dependre del mensage en sí.
Verificables: Les firmes deuen ser fàcilment verificables pels receptors de les mateixes i, si això és necessari, també pels juges o autoritats competents.
Innegables: El firmant no deu ser capaç de negar la seua pròpia firma.
Viables: Les firmes han de ser fàcils de generar per part del firmant.

Firma segura cap a avant

Artícul principal → Firma segura cap a avant.

L'idea bàsica d'estos esquemes de firma és estendre els algoritmes de firma digital en un algoritme d'actualisació de clau que faça que la clau secreta puga ser canviada freqüentment mentres la clau pública permaneix sent la mateixa. L'esquema resultant és segur cap a avant si el coneiximent de la clau secreta en un moment del temps no ajuda a falsificar firmes relatives a un periodo anterior de temps.^[5]

Firma en agregació

Artícul principal → Firma en agregació.

Un sistema de firma en agregació és un sistema que genera firmes digitals que permeten ser agregades en el sentit de que donades n firmes sobre n mensages distints provinents de n usuaris distints, permeten agregar tots ells en una sola firma. En esta firma i tots els mensages originals es podrà convéncer a qualsevol verificador que els n usuaris varen firmar els n mensages originals a on l'usuari i va firmar el mensage i. Esta propietat és molt útil per a comprimir les cadenes de firmes que són usades, per eixemple, en les cadenes de certificació de les PKI, o en les cadenes de firmes usades en la versió segura del protocol d'enrutado BGP (SBGP).^[6]

Firma multipartita d'adheriment dinàmic

Artícul principal → Firma multipartita d'adheriment dinàmic.

La firma multipartita d'adheriment dinàmic, també coneguda per les sigles DMMS (de l'anglés Dynamic-Membership Multi-party Signature), és l'abstracció del tipo de firma propost pels sistemes en cadena de blocs (Blockchain) en els que nodos firmants no confiables, cridats miners, s'encarreguen de firmar transaccions a canvi d'una retribució. Establixen una firma d'informació a través del consens dels miners. Per a establir el consens utilisen distints tipos d'algoritmes com prova de treball o prova de participació.^[7]

Classificació

En funció del modo en el que es construïx la firma

Podem construir esquemes de firma digital basant-nos en distints tipos de tècniques:^[8]

Basant-nos en la suposta seguritat de dispositius físics
Basant-nos en criptografia de clau simètrica.
Basant-nos en criptografia de clau asimètrica.

Basant-nos en la suposta seguritat de dispositius físics

Un dispositiu, com una targeta inteligent, es diu que és resistent a modificacions (en anglés tamper resistant) si es creu que és difícil accedir a la clau secreta almagasenada en ell. Per tant podem usar una targeta inteligent en un algoritme criptográfico per a construir una firma digital de la següent forma:

El signatario tenen una targeta inteligent que pugues solament sifrar en una clau secreta ___*

K_{1}

, y cada verificador tiene una tarjeta inteligente que puede solo descifrar con una clave secreta

K_{2}

de forma que lo cifrado por

K_{1}

solo puede ser verificado por

K_{2}

.

K_{1}

y

K_{2}

poden ser iguals (clau simètrica) o distintes (claus asimètriques). En este tipo de mecanisme cal abordar el problema d'instalar i almagasenar de forma segura les claus en les targetes inteligents. Falsificar una firma és difícil si el dispositiu és resistent a modificacions.

Basant-nos en criptografia de clau simètrica

S'han propost distints protocols de firma basats en la criptografia de clau secreta. No obstant, a partir de l'aparició de la criptografia asimètrica estan en recessió per la seua superioritat tant conceptual com a operacional en la majoria dels contexts d'us. Els esquemes de firma digital de clau simètrica són els següents:

Estos esquemes estan basats en l'us una funció d'un sol sentit (en anglés one-way function). La gran desventaja d'este tipo d'esquemes és el tamany de les claus i de les firmes i del fet de que solament poden ser usades un número fix de voltes (freqüentment una sola volta). Merkle^[9] ha propost optimisacions per a este tipo d'algoritmes. Bleichenbacher i Maurer han proporcionat una generalisació d'estos métodos.^[10] Estos esquemes han servit com a primitives usades en construccions més complexes

Basant-nos en criptografia de clau asimètrica

S'han propost distints protocols de firma basats en la criptografia de clau asimètrica. Els més importants són els següents:

L'us de criptografia asimètrica per a firma digital es basa en el concepte de funcions d'un sol sentit en trampa (en anglés trapdoor one-way functions). Són funcions fàcils de computar en una sola direcció i difícils de computar en una atra direcció, llevat per a algú que conega l'informació 'trampa'. L'informació pot llavors ser firmada digitalment si el signatario transforma l'informació en la seua clau secreta (l'informació trampa). El verificador pot verificar la firma digital aplicant la transformació en el sentit fàcil usant la clau pública.

En funció de si usa informació aleatòria

Alguns esquemes de firma són determinista i uns atres usen bits aleatoris. Les firmes que usen bits aleatoris provablement revelen menys informació sobre la clau secreta, no obstant, per una atra part, obliguen al signatario a tindre una font segura de bits aleatoris. Observar que si la font de bits aleatoris és revelada, no solament la firma sino també la clau secreta pot ser que siga compromesa. Firma Bloquejada

En funció de si necessita el mensage original per a la verificació de la firma

Podem classificar els esquemes de firma digital en funció de si és necessari tindre el mensage original per a verificar la firma, donant lloc als següents tipos:^[11]^[8]

Esquemes de firma digital en recuperació de mensage

Per a verificar la firma este tipo d'esquemes no requerixen el mensage original, ya que el mensage original es pot recuperar a partir de la pròpia firma digital.

Esquemes de firma digital en apèndix

Este tipo d'esquemes requerixen el mensage original per a poder verificar la firma. Açò es deu a que a lo que s'aplica l'algoritme de firma no és realment el mensage original sino el resultat d'aplicar una funció *# en certes propietats que les fan resistents front a atacs per a trobar la seua inversa, és dir, no és possible, a partir del valor resumixen, calcular les senyes originals. Són els anomenades còdics de detecció de modificacions. Algunes de les motivacions per a fer açò són:

Reduir el tamany de la firma reduint el tamany de l'informació a firmar.
Aumentar la velocitat de firma.
Si els mensages a firmar poden tindre certa estructura algebraica i l'algoritme de firma es comporta de manera que el sistema resultant pot ser vulnerable a criptoanálisis en atacs de text triat, podem usar funcions *#per a destruir esta estructura algebraica.

Quan s'usa per a firmar algoritmes de firma per blocs a on els mensages són més llarcs que el bloc, no és segur firmar mensages bloc a bloc, ya que un enemic podria borrar blocs del mensage firmat o insertar blocs de la seua elecció en el mensage ans que siga firmat. En usar una funció *#fem una transformació que fa a la firma depenent de totes les parts del mensage.
Fa que el protocol de firma no siga útil per a que un atacant obtinga el text en clar corresponent d'un mensage que ha segut transmés de forma sifrada.

En funció de l'intervenció o no d'una entitat àrbit

Existixen dos métodos per a establir protocols de firma digital:^[12] firma digital en àrbit i firma digital sense àrbit.

Firma digital en àrbit

En este tipo de firma s'aprofita el fet de que dos usuaris (X i I) en desconfiança mútua admeten tindre confiança en un tercer cridat àrbit (A). L'àrbit posseïx una clau secreta en cada u dels usuaris. Estes claus determinen les funcions de sifrat i dessifrat que s'establixen entre l'àrbit i cada u dels usuaris: ___* $C_{X A}, D_{X A}, C_{Y A}, D_{Y A}$ . Toda la transmisión de la información entre els usuarios debe pasar forzosamente por el árbitro. Si per eixemple X quiere mandar un mensaje M firmado a Y lo cifra usando $C_{X A} (M)$ y lo manda al árbitro. El árbitro lo recibe lo descifra (usando $D_{X A}$ ) comprobando que se trata d'un mensaje válido de X, junta la identidad de X y el mensaje M a la firma $C_{X A} (M)$ y cifra el resultado $[X, M, C_{X A} (M)]$ con $C_{Y A}$ y lo manda a Y. El usuario Y descifra (usando $D_{Y A}$ ) obtenint el mensage M, l'identitat de l'orige i alguna cosa que sap que és la firma del mensage per l'usuari. El valor de la firma ho guarda junt en M per a que A puga dirimir davant una possible disputa.

Firma digital sense àrbit

En este esquema l'usuari firmant envia directament la firma al destinatari, est deu poder comprovar la firma sense necessitar una tercera entitat com l'àrbit.

Factors implicats en la verificació de la firma

Normalment la verificació de la firma no se cenyix exclusivament a verificar en l'algoritme de verificació, que la firma digital es correspon en el mensage que es volia firmar. Ademés cal evaluar una série de factors que donen la validea real de la firma:

Cal verificar que la clau usada pel signatario és vàlida. Normalment les claus per a firmar solen tindre mecanismes que solament les fan vàlides durant cert periodo de temps. Este temps es llimita per mig d'un o varis mecanismes, per eixemple: dates de caducitat (per eixemple, per a criptografia de clau pública en certificats, en temps de vigència de certificats), establint mecanismes que permeten comprovar que la clau no ha segut revocada pel firmant (per eixemple, per a criptografia de clau pública en certificats, en OCSP o CRL).

En algunes ocasions la firma du un sagell de temps (en anglés: timestamping). Este sagell de temps establix el moment en el que s'ha realisat la firma. Este sagell es pot utilisar pels protocols per a establir periodos de temps despuix del com la firma no és vàlida. Per eixemple podríem establir un sistema en el que les firmes solament són vàlides durant 30 minuts despuix d'haver-se produït.

Aplicacions

Mensages en autenticitat assegurada
Mensages sense possibilitat de repudie
Contractes comercials electrònics
Factura electrònica
Desmaterialización de documents
Transaccions comercials electròniques
Invitació electrònica
Diners electrònics
Notificacions judicials electròniques
Vot electrònic
Decrets eixecutius (govern)
Crèdits de seguritat social
Contractació pública
Sagellat de temps
Laudo arbitral

Vore també

Referències

↑ Boris Balacheff et ali., "Trusted computing platforms. TCPA technology in context". Prentice Hall PTR 2003
↑ Dennis K. Branstad,"Report of the Nist Workshop on Digital Signature Certificate anagement". O. S. Department of Commerce 1983
↑ Dhiren R. Patel,"Information Security. Theory and Practice". PHI Learning Private 2008
↑ J. Pastor Franco, M. A. Sarasa López, Criptografia digital fonaments i aplicacions. Prenses Universitàries de Saragossa 1998.
↑ Joseph K. Liu et al."Forward Secure Ring Signature without Random Oracles". Information and Communication Security: 13th International Conference, Icics 2011. Beijing China. November 2011
↑ stanford. edu/~dabo/papers/aggsurvey. pdfA Survey of Two Signature Aggregation Techniques Donen Boneh et ali.
↑ com/sidechains.pdf Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains. Adam Back et ali. 2014
↑ ^8,0 ^8,1 Bart Preneel, Cryptographic primitive for Information Authentication - State of the Art. Katholieke Universiteit Leuven
↑ R. Merkle, "A certified digital signature", Advances in Cryptology, Proceedings Crypto'89, LNCS 435. G. Brassard. Ed., Springer Verlag 1990 pp. 218-238.
↑ D. Bleichenbacher, "Generating ElGamal signatures without knowing the secret key," Advances in Cryptology, Proceedings Eurocrypt'96, LNCS 1070, O. Marer, Ed. Springer Verlag 1996 pp. 10-18
↑ Dhiren R. Patel, Information Security and Practice. Prentice Hall 2010.
↑ J. L. Monrant et all, "Seguritat i protecció de l'informació", Ed. Centre d'estudis Ramon Areces. Madrit 1994

Este artícul conté una traducció derivada de «Firma digital» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[1] Boris Balacheff et ali., "Trusted computing platforms. TCPA technology in context". Prentice Hall PTR 2003

[2] Dennis K. Branstad,"Report of the Nist Workshop on Digital Signature Certificate anagement". O. S. Department of Commerce 1983

[patel-3] Dhiren R. Patel,"Information Security. Theory and Practice". PHI Learning Private 2008

[sarasa-4] J. Pastor Franco, M. A. Sarasa López, Criptografia digital fonaments i aplicacions. Prenses Universitàries de Saragossa 1998.

[5] Joseph K. Liu et al."Forward Secure Ring Signature without Random Oracles". Information and Communication Security: 13th International Conference, Icics 2011. Beijing China. November 2011

[6] stanford. edu/~dabo/papers/aggsurvey. pdfA Survey of Two Signature Aggregation Techniques Donen Boneh et ali.

[7] /sidechains.pdf Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains. Adam Back et ali. 2014

[Bart_Preneel_1-8] 8,0 ^8,1 Bart Preneel, Cryptographic primitive for Information Authentication - State of the Art. Katholieke Universiteit Leuven

[9] R. Merkle, "A certified digital signature", Advances in Cryptology, Proceedings Crypto'89, LNCS 435. G. Brassard. Ed., Springer Verlag 1990 pp. 218-238.

[10] D. Bleichenbacher, "Generating ElGamal signatures without knowing the secret key," Advances in Cryptology, Proceedings Eurocrypt'96, LNCS 1070, O. Marer, Ed. Springer Verlag 1996 pp. 10-18

[11] Dhiren R. Patel, Information Security and Practice. Prentice Hall 2010.

[12] J. L. Monrant et all, "Seguritat i protecció de l'informació", Ed. Centre d'estudis Ramon Areces. Madrit 1994

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]