امضای دیجیتال یک مکانیسم رمزنگاری شده است که برای تأیید صحت و یکپارچگی داده های دیجیتال استفاده میشود. آن را میتوان به عنوان نسخه دیجیتالی امضاهای دست نویس معمولی در نظر گرفت که امنیت و پیچیدگی بیشتری دارد. به زبان ساده، امضای دیجیتال به عنوان کدی توصیف میشود که به یک پیام یا سند پیوست میشود. این کد پس از تولید، مدرکی است که نشان میدهد پیام در طول مسیر خود از فرستنده تا گیرنده دستکاری نشده است.
اگرچه مفهوم ایمن سازی ارتباطات با استفاده از رمزنگاری به دوران باستان باز میگردد، اما طرح های امضای‌دیجیتال در دهه 1970 به لطف توسعه رمزنگاری کلید عمومی (PKC) به یک واقعیت ممکن تبدیل شد. بنابراین، برای یادگیری نحوه عملکرد امضای‌دیجیتال، ابتدا باید اصول اولیه توابع هش و رمزنگاری کلید عمومی را درک کنیم. تا انتهای این مقاله همراه ما در آکادمی ارزهای دیجیتال رضا شیرازی باشید
توابع هش چه هستند؟
هشینگ یکی از عناصر اصلی یک سیستم امضای دیجیتال است. فرآیند هشینگ شامل تبدیل داده ها با هر اندازه به یک خروجی با اندازه ثابت است. این کار توسط نوع خاصی از الگوریتم ها به نام توابع هش انجام میشود. خروجی تولید شده توسط یک تابع هش به عنوان مقدار هش یا مسیج دایجست (message digest) شناخته میشود.
هنگامی که توابع هش با رمزنگاری ترکیب شوند، میتوانند برای تولید یک مقدار هش (دایجست) استفاده شود که به عنوان یک اثر انگشت دیجیتال منحصر به فرد عمل میکند. این به آن معنی است که هر تغییری در داده های ورودی (پیام) منجر به خروجی کاملا متفاوت (مقدار هش) میشود و به همین دلیل است که توابع هش رمزنگاری به طور گسترده برای تأیید صحت داده های دیجیتال استفاده میشوند.
الگوریتم رمزنگاری کلید عمومی (PKC) چیست؟
رمزنگاری کلید عمومی یا PKC به یک سیستم رمزنگاری اشاره دارد که از یک جفت کلید استفاده میکند: یک کلید عمومی و یک کلید خصوصی. این دو کلید از نظر ریاضی به هم مرتبط هستند و میتوانند هم برای رمزگذاری داده ها و هم برای امضای دیجیتال استفاده شوند.
به عنوان یک ابزار رمزگذاری، PKC از روش های ابتدایی تر رمزگذاری متقارن، ایمن تر است. در حالی که سیستم های قدیمی برای رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات به یک کلید متکی هستند، PKC امکان رمزگذاری داده ها با کلید عمومی و رمزگشایی داده ها با کلید خصوصی مربوطه را فراهم میکند.
به غیر از آن، طرح PKC ممکن است در تولید امضای دیجیتال نیز اعمال شود. در اصل، این فرآیند شامل هشینگ یک پیام (یا داده های دیجیتال) به همراه کلید خصوصی امضاکننده است. در مرحله بعد، گیرنده پیام میتواند با استفاده از کلید عمومی ارائه شده توسط امضاکننده، بررسی کند که آیا امضا معتبر است یا خیر.
در برخی شرایط، امضای‌دیجیتال ممکن است شامل رمزگذاری باشد، اما همیشه اینطور نیست. به عنوان مثال، بلاکچین بیت کوین از رمزنگاری کلید عمومی و امضای‌دیجیتال استفاده میکند، اما برخلاف باور همگانی، هیچ رمزگذاری ای در این فرآیند وجود ندارد. از نظر فنی، بیت کوین از الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی (ECDSA) برای احراز هویت تراکنش ها استفاده میکند.
امضای دیجیتال چگونه کار میکند؟
در زمینه ارزهای دیجیتال، یک سیستم امضای دیجیتال اغلب از سه مرحله اساسی تشکیل شده است: هشینگ، امضا و تأیید.
هشینگ داده ها
اولین قدم، هشینگ پیام یا داده های دیجیتال است. این کار با ارسال داده ها از طریق یک الگوریتم هش انجام میشود تا یک مقدار هش تولید شود (همان مسیج دایجست). همانطور که گفته شد، پیام ها میتوانند به طور قابل توجهی از نظر اندازه متفاوت باشند، اما وقتی هش میشوند، تمام مقادیر هش آنها طول یکسانی دارند. این اساسی ترین ویژگی یک تابع هش است.
با این حال، هشینگ داده ها برای تولید یک امضای دیجیتال ضروری نیست، زیرا میتوان از یک کلید خصوصی برای امضای پیامی استفاده کرد که اصلا هش نشده است. اما برای ارزهای دیجیتال، داده ها همیشه هش میشوند، زیرا پرداختن به دایجست هایی با طول ثابت، کل فرآیند را تسهیل میکند.
امضا کردن
پس از هش شدن اطلاعات، فرستنده پیام باید آن را امضا کند. این لحظه ای است که رمزنگاری کلید عمومی وارد عمل میشود. انواع مختلفی از الگوریتم های امضای‌دیجیتال وجود دارد که هر کدام مکانیسم خاص خود را دارند. اما اساسا پیام هش شده با یک کلید خصوصی امضا میشود و گیرنده پیام میتواند اعتبار آن را با استفاده از کلید عمومی مربوطه (ارائه شده توسط امضاکننده) بررسی کند.
به عبارت دیگر، اگر کلید خصوصی هنگام تولید امضا گنجانده نشود، گیرنده پیام نمیتواند از کلید عمومی مربوطه برای تأیید اعتبار آن استفاده کند. هر دو کلید عمومی و خصوصی توسط فرستنده پیام تولید میشوند، اما فقط کلید عمومی با گیرنده به اشتراک گذاشته میشود.
لازم به ذکر است که امضای دیجیتال به طور مستقیم با محتوای هر پیام مرتبط است. بنابراین برخلاف امضاهای دست نویس، که بدون در نظر گرفتن پیام یکسان هستند، هر پیام امضا شده دیجیتال دارای امضای دیجیتال متفاوتی است.
تأیید
بیایید مثالی بزنیم تا کل فرآیند تا مرحله نهایی تأیید را نشان دهیم. تصور کنید که رضا پیامی برای علی بنویسد، آن را هش کند و سپس مقدار هش را با کلید خصوصی خود ترکیب کند تا یک امضای دیجیتال تولید کند. این امضا به عنوان اثر انگشت دیجیتال منحصر به فرد آن پیام خاص عمل میکند.
هنگامی که علی پیام را دریافت میکند، میتواند اعتبار امضای‌دیجیتال را با استفاده از کلید عمومی ارائه شده توسط رضا بررسی کند. به این ترتیب، علی میتواند مطمئن باشد که امضا توسط رضا ایجاد شده است، زیرا فقط او کلید خصوصی را دارد که با آن کلید عمومی مطابقت دارد.
بنابراین، برای رضا بسیار مهم است که کلید خصوصی خود را مخفی نگه دارد. اگر شخص دیگری کلید خصوصی رضا را به دست آورد، میتواند امضای دیجیتالی ایجاد کند و وانمود کند که رضا است. در زمینه بیت کوین، این به آن معناست که شخصی میتواند از کلید خصوصی رضا برای جابجایی یا برداشتن بیت کوین او بدون اجازه استفاده کند.
چرا امضای دیجیتال مهم است؟
امضای دیجیتال اغلب برای دستیابی به سه نتیجه استفاده میشود: یکپارچگی داده ها، احراز هویت و عدم انکار.
- یکپارچگی داده: علی میتواند تأیید کند که پیام رضا در طول مسیر خود تغییر نکرده است. هر گونه تغییر در پیام، امضای کاملا متفاوتی ایجاد میکند.
- اعتبار: تا زمانی که کلید خصوصی رضا مخفی نگه داشته شود، علی میتواند از کلید عمومی خود برای تأیید این که امضاهای دیجیتال توسط رضا و نه هیچ کس دیگری ایجاد شده است، استفاده کند.
- عدم انکار: زمانی که امضا تولید شد، رضا دیگر نمیتواند در آینده این امضا را انکار کند، مگر این که کلید خصوصی او به نوعی به خطر بیفتد.
موارد استفاده امضای دیجیتال چیست؟
امضای دیجیتال را میتوان برای انواع مختلفی از اسناد و گواهی های دیجیتال اعمال کرد. به این ترتیب، آنها چندین کاربرد دارند. برخی از رایج ترین موارد استفاده عبارتند از:
- فناوری اطلاعات: برای افزایش امنیت سیستم های ارتباطی اینترنتی.
- امور مالی: امضای‌دیجیتال را میتوان در ممیزی ها، گزارش هزینه ها، قراردادهای وام و موارد دیگر پیاده سازی کرد.
- قانون: امضای دیجیتال انواع قراردادهای تجاری و قراردادهای حقوقی از جمله اوراق دولتی.
- مراقبت های بهداشتی: امضای دیجیتال میتواند از تقلب در نسخه ها و سوابق پزشکی جلوگیری کند.
- بلاکچین: طرح های امضای دیجیتال تضمین میکنند که فقط صاحبان قانونی ارزهای دیجیتال میتوانند تراکنش را برای انتقال وجوه امضا کنند (تا زمانی که کلید خصوصی آنها به خطر نیفتد).
محدودیت های امضای دیجیتال چیست؟
چالش های بزرگی که طرح های امضای‌دیجیتال با آن روبرو هستند، حداقل به سه مورد متکی است:
- الگوریتم: کیفیت الگوریتم های مورد استفاده در طرح امضای دیجیتال مهم است. این شامل انتخاب توابع هش قابل اعتماد و سیستم های رمزنگاری میشود.
- پیاده سازی: اگر الگوریتم ها خوب باشند، اما پیاده سازی نشده باشند، سیستم امضای‌دیجیتال احتمالا نقص هایی را به همراه خواهد داشت.
- کلید خصوصی: اگر کلیدهای خصوصی به بیرون درز کند یا به نوعی به خطر بیفتد، ویژگی های اصالت و عدم انکار باطل میشوند. برای کاربران ارزهای دیجیتال، از دست دادن یک کلید خصوصی ممکن است منجر به زیان مالی قابل توجهی شود.
تفاوت امضای الکترونیکی و امضای دیجیتالی چیست؟
به عبارت ساده، امضای دیجیتال مربوط به یک نوع خاص از امضای الکترونیکی است که به هر روش الکترونیکی برای امضای اسناد و پیام ها اشاره دارد. بنابراین، همه امضاهای دیجیتالی امضاهای الکترونیکی هستند، اما عکس آن همیشه صادق نیست. تفاوت اصلی آنها در روش احراز هویت است. امضای دیجیتال سیستم های رمزنگاری مانند توابع هش، رمزنگاری کلید عمومی و تکنیک های رمزگذاری را به کار میگیرد.
جمع بندی
توابع هش و رمزنگاری کلید عمومی در مرکز سیستم های امضای‌دیجیتال قرار دارند که اکنون بسیار زیاد مورد استفاده قرار میگیرند. اگر امضای دیجیتال به درستی اجرا شود، میتواند امنیت را افزایش بدهد، یکپارچگی را تضمین کند و احراز هویت انواع داده های دیجیتال را تسهیل کند.
در حوزه بلاکچین، از امضای‌دیجیتال برای امضا و مجوز تراکنش های ارزهای دیجیتال استفاده میشود. آنها از آن جایی به ویژه برای بیت کوین مهم هستند که امضاها تضمین میکنند که کوین ها فقط توسط افرادی که دارای کلیدهای خصوصی مربوطه هستند میتوانند خرج شوند.
اگرچه سال هاست که از امضای الکترونیکی و دیجیتالی استفاده میکنیم، اما هنوز فضای زیادی برای رشد وجود دارد. بخش بزرگی از بوروکراسی امروزی هنوز بر اساس کاغذبازی است، اما با مهاجرت به سیستم دیجیتال، احتمالا شاهد پذیرش بیشتر پروژه های امضای دیجیتال خواهیم بود.
