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CRIPTOSISTEMAS DE FIRMA DIGITAL
¿QUÉ SON?
Definición
Sistemas criptográficos que permiten generar y verificar firmas digitales mediante un par de claves.
Firma digital
Resultado matemático vinculado al contenido firmado y a la clave privada del firmante.
Finalidad
Verificar el origen, detectar modificaciones y aportar evidencia de autoría.
Importancia
Permiten comprobar la autenticidad e integridad de documentos y operaciones digitales.
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES
Criptografía asimétrica
Utilizan una clave privada para firmar y una pública para verificar.
Vinculación con el contenido
La firma permite detectar cambios en el mensaje firmado.
Verificación independiente
El receptor puede comprobar la firma mediante la clave pública auténtica.
Resistencia a la falsificación
Depende del algoritmo, sus parámetros y la protección de la clave privada.
Identidad verificable
Los certificados permiten vincular la clave pública con su titular.
Sin confidencialidad por sí solos
Firmar un documento no oculta su contenido.
OBJETIVOS DE SEGURIDAD
Integridad
Detectar modificaciones no autorizadas del contenido firmado.
Autenticación del origen
Identificar al firmante mediante una vinculación confiable con su clave pública.
Apoyo al no repudio
Aportar evidencia para atribuir la firma a su titular.
Depende de la protección de la clave y de los procedimientos utilizados.
Protección de las claves
Mantener la clave privada bajo control del firmante.
Comprobar la autenticidad de la clave pública.
COMPONENTES Y FUNCIÓN HASH
Mensaje o documento
Información sobre la que se genera la firma.
Par de claves
Clave privada para firmar y clave pública para verificar.
Algoritmos
Procedimientos de generación de claves, firma y verificación.
Función hash
Produce una huella digital del contenido.
Su utilización depende del esquema de firma.
Por sí sola no demuestra quién creó el mensaje.
Firma digital
Resultado criptográfico que se verifica junto al contenido.
Certificado digital
Vincula una identidad con una clave pública.
CLAVE PRIVADA Y CLAVE PÚBLICA
Dos claves por cada par
Están relacionadas matemáticamente.
Obtener la privada a partir de la pública debe ser computacionalmente inviable.
Clave privada de firma
Permite generar firmas digitales.
Debe mantenerse protegida.
Su robo puede permitir firmas fraudulentas.
Clave pública de verificación
Permite comprobar las firmas.
Puede compartirse con los verificadores.
Debe comprobarse a quién pertenece.
Separación de funciones
Conviene utilizar claves distintas para firma y cifrado.
GENERACIÓN DEL PAR DE CLAVES
Selección del esquema
Elegir el algoritmo y los parámetros de seguridad.
Aleatoriedad criptográfica
Utilizar generadores seguros para obtener valores impredecibles.
Generación matemática
Crear la clave privada y su clave pública correspondiente.
El procedimiento depende del algoritmo seleccionado.
Generación mediante software
Utilizar bibliotecas criptográficas confiables.
Generación mediante hardware
Crear claves en HSM, tokens criptográficos o tarjetas inteligentes.
Protección inicial
Restringir el acceso a la clave privada desde su creación.
Registrar titular, finalidad y periodo de uso.
CREACIÓN Y VERIFICACIÓN DE LA FIRMA DIGITAL
Preparación
Seleccionar y revisar el contenido que se desea firmar.
Procesamiento
El esquema procesa el mensaje y utiliza una función hash según su diseño.
Creación de la firma
El algoritmo genera la firma utilizando la clave privada.
Entrega
Proporcionar el documento y su firma.
Puede adjuntarse el certificado del firmante.
Verificación
Utilizar la clave pública para comprobar la firma sobre el contenido recibido.
Validar la confianza en la clave pública.
Resultado
Una firma válida corresponde al contenido y a la clave utilizada.
Una modificación del documento impide validar la firma original.
PRINCIPALES ALGORITMOS DE FIRMA DIGITAL
RSA-PSS
Esquema de firma basado en RSA.
Utiliza operaciones con números enteros grandes.
ECDSA
Utiliza criptografía de curva elíptica.
Requiere gestionar correctamente el valor secreto de cada firma.
EdDSA
Familia de firmas basada en curvas de Edwards.
Ejemplo: Ed25519.
DSA
Algoritmo clásico con importancia histórica.
Aparece en sistemas heredados.
ML-DSA
Esquema de firma poscuántica basado en retículas.
Diseñado para resistir ataques de computadoras cuánticas de gran escala.
CERTIFICADOS DIGITALES Y AUTORIDADES CERTIFICADORAS
Certificado digital
Documento electrónico que vincula una identidad con una clave pública.
Información principal
Identidad del titular y clave pública.
Emisor, número de serie y periodo de validez.
Usos autorizados de la clave.
Autoridad certificadora
Emite y firma certificados después del proceso de validación correspondiente.
Cadena de confianza
Relaciona el certificado con autoridades en las que confía el verificador.
Revocación
Permite informar que un certificado dejó de ser válido antes de su vencimiento.
PKI
Infraestructura que administra certificados y relaciones de confianza.
DISTRIBUCIÓN Y VALIDACIÓN DE CLAVES PÚBLICAS
Distribución mediante certificados
Compartir la clave pública dentro de un certificado digital.
Directorios y repositorios
Publicar claves públicas o certificados para su consulta.
Intercambio directo
Entregar la clave pública y verificar su huella por otro canal confiable.
Certificado adjunto
Incluirlo junto al documento firmado.
Validación
Comprobar identidad, vigencia, finalidad y cadena de confianza.
Revisar la revocación cuando corresponda.
Prevención de suplantación
Evitar aceptar una clave pública sin comprobar su autenticidad.
Clave privada
No se distribuye a quienes verifican las firmas.
PROTECCIÓN DE CLAVES, AMENAZAS Y BUENAS PRÁCTICAS
Robo de la clave privada
Puede permitir firmas fraudulentas.
Protegerla en almacenes seguros y dispositivos especializados.
Sustitución de claves públicas
Puede facilitar la suplantación.
Verificar certificados y huellas digitales.
Errores criptográficos
Pueden comprometer claves y firmas.
Utilizar bibliotecas confiables y aleatoriedad segura.
Malware y engaños
Pueden provocar firmas no autorizadas.
Proteger el equipo y revisar el contenido antes de firmar.
Control de acceso
Definir responsables y permisos.
Registrar operaciones sin revelar secretos.
Compromiso de claves
Suspender su uso, gestionar la revocación y generar un nuevo par.
APLICACIONES Y ÁMBITOS DE USO
Documentos electrónicos
Verificar contratos, informes y formularios.
Administración pública
Autenticar solicitudes, resoluciones y trámites digitales.
Banca y empresas
Verificar autorizaciones y documentos financieros.
Educación
Comprobar certificados académicos y documentos institucionales.
Correo electrónico
Verificar el origen y la integridad de mensajes firmados.
Software
Comprobar programas y actualizaciones antes de instalarlos.
Navegación web
Participar en la autenticación mediante certificados y firmas en TLS.
Dispositivos inteligentes
Verificar firmware y actualizaciones.
Blockchain
Autorizar operaciones mediante firmas verificables.
VENTAJAS Y LIMITACIONES
Ventajas
Permiten detectar alteraciones del contenido.
Facilitan verificar el origen de documentos.
Aportan evidencia de autoría.
Permiten verificaciones a distancia.
Apoyan la automatización de procesos digitales.
Limitaciones
No ocultan el contenido por sí solas.
Requieren proteger la clave privada.
Necesitan una clave pública auténtica.
No garantizan que el contenido firmado sea verdadero.
La confianza depende de la implementación y los procedimientos.
EJEMPLO PRÁCTICO DE FIRMA Y VERIFICACIÓN
Situación
Orlando necesita enviar un documento académico firmado.
Preparación
Dispone de su clave privada y de un certificado digital.
Firma
La aplicación genera la firma sobre el documento.
Entrega
Envía el documento firmado al docente.
Verificación
El docente comprueba la firma y valida el certificado.
Documento original
La verificación criptográfica resulta válida.
Documento alterado
La firma original no valida el contenido modificado.
Resultado
Se comprueba la integridad y se atribuye la firma según la confianza en el certificado.
