Algoritmos de firma digital definidos

¿Qué es un algoritmo de firma digital?

Un algoritmo de firma digital es un método criptográfico que emplea una clave privada para "firmar" y una clave pública para "verificar" mensajes, garantizando su origen e integridad. Es similar a poner un sello verificable en un documento electrónico: visible para todos, pero sin ocultar el contenido.

La clave privada es un número confidencial generado aleatoriamente y solo conocido por su titular. La clave pública se deriva de la privada y sirve como identificador público para la verificación de la firma. Las firmas digitales resuelven dos cuestiones esenciales: ¿quién envió el mensaje? ¿Ha sido modificado durante la transmisión?

En blockchain, el "mensaje" suele ser un dato de transacción o información de autorización. Los nodos solo incluirán tu transacción en un bloque tras verificar la firma con tu clave pública.

¿Cómo funcionan los algoritmos de firma digital?

El funcionamiento básico de un algoritmo de firma digital consiste en generar un par de claves, firmar un mensaje y permitir que otros verifiquen la firma con la clave pública. El principio clave: solo la clave privada puede firmar, pero cualquiera puede verificar.

1. Generación del par de claves: Tu billetera crea una clave privada y calcula la clave pública correspondiente. Debes almacenar tu clave privada o frase mnemotécnica de forma segura; la clave pública puede compartirse libremente.
2. Firma del mensaje: En vez de firmar directamente el mensaje en bruto, la mayoría de sistemas primero aplican un hash al mensaje para obtener un resumen corto, y luego usan la clave privada para firmar ese resumen. Esto mejora la eficiencia y la seguridad.
3. Verificación con la clave pública: El verificador aplica el hash al mismo mensaje y utiliza tu clave pública para comprobar la firma. Si coincide, el mensaje se considera "auténtico" y "no alterado".

Por ejemplo, ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) utiliza un valor aleatorio único en cada firma. Este valor debe ser impredecible y no reutilizarse nunca, ya que una mala aleatoriedad puede exponer tu clave privada.

Casos de uso de los algoritmos de firma digital en Web3

Los algoritmos de firma digital son fundamentales para confirmar transacciones, autorizar permisos y autenticar mensajes en Web3. Sin firmas, los nodos de blockchain no pueden confiar en el origen de las transacciones.

• Transacciones: Las cadenas públicas como Ethereum y Bitcoin requieren que los usuarios firmen los datos de transacción. Solo tras validar la firma, los nodos difunden e incluyen las transacciones en bloques.
• Permisos: Muchos protocolos DeFi requieren la firma de mensajes de "permiso", autorizando a contratos inteligentes a gastar tus tokens, el equivalente digital al consentimiento escrito.
• Ejemplo práctico: Al retirar ETH desde Gate, tu billetera externa firma la transacción con tu clave privada. La red la verifica con tu clave pública antes de procesarla, demostrando el funcionamiento de las firmas digitales.

Además, muchas APIs de exchanges requieren "firmas". Por ejemplo, la API de Gate emplea HMAC (Hash-based Message Authentication Code) para la firma de solicitudes. Aunque HMAC también verifica el origen y la integridad, utiliza un secreto compartido en vez de un par de claves pública/privada.

Tipos de algoritmos de firma digital

Entre los algoritmos de firma digital más comunes están RSA, ECDSA, Ed25519 y BLS, que varían en seguridad, velocidad, tamaño de la firma y complejidad de implementación.

• RSA: Un algoritmo clásico donde la longitud de la firma crece con el tamaño de la clave (por ejemplo, una firma RSA de 2048 bits ocupa unos 256 bytes). Es ampliamente utilizado, pero genera firmas más grandes y ofrece un rendimiento moderado.
• ECDSA: Basado en curvas elípticas; las firmas suelen medir entre 64 y 72 bytes (según la codificación). Es el algoritmo principal para transacciones en Bitcoin y Ethereum por su buen rendimiento y el soporte maduro del ecosistema.
• Ed25519: Parte de la familia EdDSA; genera firmas fijas de 64 bytes, es rápido, sencillo de implementar y determinista (no depende de aleatoriedad externa). Muy utilizado por Solana y Cardano.
• BLS: Permite la agregación eficiente de firmas, combinando varias en una sola para reducir el coste de verificación en cadena. La capa de consenso de Ethereum (validadores) utiliza BLS12-381 para firmas agregadas.

¿Cómo se crean y verifican las firmas digitales en las billeteras?

La mayoría de las billeteras automatizan la firma digital mediante algoritmos de firma, pero el proceso puede resumirse en pasos claros:

1. Crear o importar claves: Puedes crear una nueva billetera (generando claves privada/pública) o importar una mediante una frase mnemotécnica, una forma legible de tu clave privada que debe almacenarse sin conexión.
2. Revisar el contenido a firmar: La billetera muestra los detalles de la transacción o mensajes de autorización. Debes confirmar campos críticos como la dirección del contrato, importe, alcance del permiso e ID de la cadena.
3. Firmar y enviar: Tras tu aprobación, la billetera firma el resumen del mensaje con tu clave privada y envía tanto el mensaje original como la firma al nodo o backend.
4. Verificación e inclusión en cadena: La red o la aplicación verifica tu firma con tu clave pública. Si es válida, la transacción entra en el mempool para su inclusión en bloque; en caso contrario, se rechaza.

En Gate, los retiros en cadena siguen este flujo de firma y verificación. Para solicitudes API (normalmente con HMAC), los controles estrictos del servidor aseguran que no se puedan falsificar solicitudes.

¿Cómo se relacionan las firmas digitales con las funciones hash?

Las firmas digitales suelen funcionar junto a funciones hash. El hash transforma datos de cualquier longitud en un resumen de tamaño fijo, una "huella digital" única para cada archivo.

Normalmente, las firmas se aplican a los resúmenes en vez de a los mensajes en bruto, lo que mejora la eficiencia y reduce riesgos al manejar mensajes grandes. Si cualquier parte del mensaje cambia, también lo hace su resumen, invalidando la firma.

Entre las funciones hash más comunes están SHA-256 y Keccak-256. Por ejemplo, Bitcoin utiliza doble SHA-256 para los resúmenes de transacciones; Ethereum emplea Keccak-256, considerada una variante de SHA3.

¿En qué se diferencian las firmas digitales de los algoritmos de cifrado?

Los algoritmos de firma digital están diseñados para "prueba e integridad", mientras que los algoritmos de cifrado buscan la "confidencialidad". Sus objetivos son diferentes, aunque a menudo se confunden.

Una firma digital no oculta el contenido; garantiza que "este mensaje lo envié yo y no ha sido alterado". El cifrado transforma el contenido en texto cifrado que solo puede leer quien tenga la clave de descifrado.

En la práctica, las aplicaciones pueden emplear ambos: el chat cifrado protege la privacidad del mensaje, mientras que la firma digital asegura cabeceras o campos críticos para autenticidad e integridad.

¿Cómo se eligen los algoritmos de firma digital en las distintas blockchains?

La selección del algoritmo de firma digital depende de los estándares de la cadena, las herramientas del ecosistema y los requisitos de rendimiento; cada blockchain realiza diferentes compensaciones.

A octubre de 2024:

• Bitcoin utiliza ECDSA (secp256k1); desde Taproot en 2021, se han introducido firmas Schnorr para mejorar el soporte multisig y de agregación, aunque ECDSA sigue siendo ampliamente utilizada.
• Ethereum emplea ECDSA (secp256k1) para transacciones; los validadores de su capa de consenso usan BLS12-381 para firmas agregadas.
• Solana y Cardano usan Ed25519 por su alto rendimiento y firmas deterministas.
• Polkadot utiliza Sr25519 (una variante de Schnorr).
• Las cadenas de Cosmos emplean mayoritariamente secp256k1.

Para escenarios que requieren máximo rendimiento y simplicidad, Ed25519 es habitual; para compatibilidad con los ecosistemas de Ethereum o Bitcoin, se prefiere ECDSA; para consenso o casos de uso entre cadenas que requieren firmas agregadas, BLS es ideal.

El tamaño de la firma y el coste de verificación también son relevantes: las firmas RSA son relativamente grandes y lentas, por lo que rara vez se usan en cadena; Ed25519 tiene firmas fijas de 64 bytes con verificación rápida; las firmas BLS en la capa de consenso de Ethereum ocupan 96 bytes comprimidos, pero pueden agregar cientos o miles en una sola, minimizando el coste total de verificación.

Riesgos y protecciones al utilizar algoritmos de firma digital

Los principales riesgos al emplear algoritmos de firma digital son la filtración de la clave privada y la autorización accidental al firmar sin querer. La mitigación se basa en la gestión segura de claves y prácticas de firma cautelosas.

• Filtración de la clave privada: Hacer capturas de pantalla de frases mnemotécnicas, sincronizarlas en la nube o introducirlas en línea aumenta el riesgo de exposición. Utiliza billeteras hardware o almacenamiento en frío para copias de seguridad offline y activa protección multisig siempre que sea posible.
• Problemas de aleatoriedad: Algunos algoritmos (como ECDSA) requieren valores aleatorios únicos para cada firma. Una aleatoriedad débil o reutilizada puede comprometer tu clave privada. Usa billeteras y librerías reputadas; nunca implementes tu propia aleatoriedad.
• Autorización involuntaria: Muchas "solicitudes de firma" no transfieren fondos, pero pueden conceder permisos a contratos para gastar tus tokens. Verifica siempre el alcance del permiso, direcciones de destino, dominios e IDs de cadena; prioriza mensajes legibles para humanos.
• Ingeniería social y phishing: Nunca firmes mensajes en sitios no confiables ni conectes tu billetera sin comprobar. Accede a las aplicaciones solo desde canales oficiales (como la web o app de Gate) para reducir riesgos de phishing.

Puntos clave sobre los algoritmos de firma digital

Los algoritmos de firma digital emplean claves privadas para firmar y claves públicas para verificar, resolviendo los problemas de "quién envió este mensaje" y "ha sido modificado". Funcionan junto a funciones hash (firmando normalmente el resumen del mensaje) y se diferencian del cifrado porque no ocultan el contenido. La mayoría de transacciones en blockchain se basan en ECDSA o Ed25519; los mecanismos de consenso y los protocolos entre cadenas suelen utilizar agregación BLS. En la práctica, céntrate en la seguridad de la clave privada, la claridad de los mensajes y la calidad de la aleatoriedad; en plataformas como Gate, las firmas digitales son esenciales para la aceptación de transacciones por la red. La elección del algoritmo depende de los estándares de la cadena, los requisitos de rendimiento y la compatibilidad del ecosistema; el objetivo final es la prueba fiable de identidad e integridad de los datos.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre una firma digital y un certificado digital?

Una firma digital utiliza tu clave privada para autenticar datos criptográficamente, demostrando que controlas esa clave privada. Un certificado digital es un archivo de confianza que contiene la información de tu clave pública, emitido por una autoridad de terceros. En términos sencillos: una firma digital es como tu firma manuscrita; un certificado es como tu documento de identidad. En las billeteras blockchain, las firmas autorizan transacciones y los certificados validan la identidad o publican información.

¿Qué ocurre si una firma no pasa la verificación o es manipulada?

Si una firma se altera durante la transmisión, los validadores lo detectarán de inmediato y rechazarán la transacción o el mensaje. Las redes blockchain descartan automáticamente las transacciones no válidas para garantizar la seguridad. Esta es una de las mayores fortalezas de las firmas digitales: incluso un solo carácter cambiado provoca el fallo de la verificación.

¿Sigue siendo segura una firma digital si mi clave privada se filtra?

No, deja de ser segura. Si tu clave privada se filtra, otros pueden firmar en tu nombre y suplantar tu identidad. Proteger tu clave privada es fundamental: utiliza billeteras hardware, nunca compartas claves en línea y monitoriza periódicamente la actividad de tu cuenta. Si sospechas exposición, traslada los activos a una nueva billetera de inmediato.

¿Por qué algunas plataformas requieren inicio de sesión por firma en vez de contraseña?

El inicio de sesión por firma es más seguro que las contraseñas: las contraseñas son vulnerables a ataques de fuerza bruta o phishing. Firmar exige poseer tu clave privada localmente; ningún tercero la ve nunca. Plataformas como Gate ofrecen inicio de sesión por firma para que puedas demostrar tu identidad sin enviar una contraseña: la clave privada siempre permanece bajo tu control.

¿Hay alguna diferencia entre firmar con billeteras móviles o de escritorio?

La criptografía subyacente es idéntica en todos los dispositivos y sigue los mismos estándares. Las principales diferencias son la comodidad frente a la seguridad: las billeteras móviles son más portátiles pero pueden estar más expuestas a riesgos; las de escritorio ofrecen más funciones, pero pueden ser menos accesibles. Las billeteras hardware (billeteras en frío) operan sin conexión durante la firma, ofreciendo máxima seguridad. Elige según la frecuencia de uso y el valor de los activos.