Firmas digitales:

qué garantizan y qué no

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La firma digital es una de esas piezas que aparece por todas partes sin que nadie la presente: el paquete que instala tu gestor de software «está firmado», el commit de Git lleva un tic verde, la actualización del móvil «viene verificada», el PDF del contrato tiene una firma electrónica, y DKIM «firma» cada correo que sale de tu dominio. Todas son la misma idea criptográfica, y todas garantizan exactamente lo mismo: este contenido lo produjo quien dice, y no ha cambiado ni un byte desde entonces.

Este artículo cierra el trío de fundamentos junto con hashing/cifrado/codificación y simétrico/asimétrico. Vamos a ver cómo se construye una firma (spoiler: es un hash cifrado con la clave privada), qué propiedades ofrece y cuáles no, en qué se diferencia de un HMAC, y por qué la parte difícil nunca es la firma en sí, sino saber de quién es la clave pública con la que verificas.

1. Qué es una firma digital

Una firma digital es un valor que se adjunta a un mensaje y que solo puede haber generado quien posee una clave privada concreta, pero que cualquiera puede verificar con la clave pública correspondiente. Es la operación asimétrica «al revés» del cifrado: en el cifrado para alguien usas su clave pública y solo su privada abre; al firmar usas tu privada y cualquiera comprueba con tu pública.

1.1 Cómo se firma

• Se calcula el hash del mensaje completo (SHA-256, normalmente). Esto reduce un documento de cualquier tamaño a un resumen de longitud fija
• Se aplica la clave privada del firmante a ese hash mediante un algoritmo de firma (RSA-PSS, ECDSA, Ed25519). El resultado es la firma
• Se envía el mensaje junto con la firma (y a menudo el certificado que contiene la clave pública)

1.2 Cómo se verifica

• El receptor calcula por su cuenta el hash del mensaje recibido
• Aplica la clave pública del firmante a la firma y comprueba que el resultado corresponde a ese hash
• Si cuadra: el mensaje no se ha modificado y lo firmó quien tiene la clave privada. Si no cuadra: o el mensaje cambió, o la firma no es de esa clave, o está corrupta

Se firma el hash y no el documento entero por eficiencia: la operación asimétrica es lenta y solo admite entradas cortas. Esto hace que la seguridad de la firma dependa también de la del hash: por eso las firmas con SHA-1 se consideran obsoletas.

2. Qué garantiza y qué no

El malentendido más común es creer que algo firmado está también protegido de miradas ajenas. No lo está: un correo firmado con DKIM lo puede leer cualquiera que lo intercepte. Si quieres las dos cosas, se firma y se cifra (en ese orden o combinados, según el esquema).

3. El no repudio y sus matices

El no repudio es la idea de que el firmante no puede negar después haber firmado, porque solo él tenía la clave privada. En teoría es una propiedad potente; en la práctica tiene grietas:

• La clave se pudo robar. Si un atacante copió la clave privada, las firmas que produjo son criptográficamente válidas pero no las hizo el titular. De ahí la importancia de proteger la clave (HSM, tarjetas, hardware) y de poder revocarla
• Firmar no implica consentir. Un sistema puede firmar automáticamente sin que una persona haya leído ni aprobado nada. El valor probatorio depende del contexto, no solo de las matemáticas
• El marco legal varía. En la UE, el reglamento eIDAS distingue firma electrónica simple, avanzada y cualificada; solo la cualificada (con certificado emitido por un prestador de confianza y dispositivo seguro) tiene por ley el mismo efecto que la firma manuscrita

4. Firma digital frente a MAC / HMAC

Ambos mecanismos detectan si un mensaje se ha alterado, pero se apoyan en modelos de confianza distintos.

Regla rápida: si quien verifica y quien genera son la misma entidad o confían plenamente entre sí (tu backend validando sus propios tokens), HMAC es más simple y más rápido. Si necesitas que terceros verifiquen sin poder falsificar (millones de navegadores comprobando un certificado, cualquiera validando un paquete de Debian), necesitas una firma digital.

5. El problema de verdad: ¿de quién es esta clave pública?

Verificar una firma es fácil. Lo difícil es responder con confianza a: ¿esta clave pública pertenece de verdad a quien creo? Si un atacante me convence de usar su clave pública en lugar de la legítima, firmará el malware con su privada y mi verificación dará «correcto». Cada ecosistema resuelve este anclaje de forma distinta:

6. Firmas que ya usas sin darte cuenta

• Paquetes de distribución: apt y dnf verifican la firma del repositorio antes de instalar nada; un espejo malicioso no puede colarte paquetes alterados
• Commits y etiquetas de Git firmados: git commit -S firma con tu clave (GPG, SSH o S/MIME) y GitHub/GitLab muestran «Verified» si conocen tu clave pública
• Artefactos de contenedor: cosign sign / cosign verify firma imágenes de Docker; encaja con el artículo de cadena de suministro de software
• Correo: DKIM firma cabeceras y cuerpo de cada mensaje saliente; el receptor valida con la clave publicada en el DNS del dominio (enlaza con SPF, DKIM y DMARC)
• Documentos y eIDAS: los PDF firmados incrustan la firma y su certificado; un visor comprueba la cadena hasta una CA de confianza y muestra si el documento se tocó tras firmarlo
• Arranque y actualizaciones: Secure Boot verifica la firma del cargador y el kernel; el móvil solo instala actualizaciones firmadas por el fabricante

# Firmar y verificar un fichero con una clave SSH (minisign/signify son aun mas simples)
ssh-keygen -Y sign -f ~/.ssh/id_ed25519 -n file documento.pdf     # genera documento.pdf.sig
ssh-keygen -Y verify -f allowed_signers -I correo@ejemplo.com \
  -n file -s documento.pdf.sig < documento.pdf
 
# Ver la firma de un commit de Git
git log --show-signature -1
 
# Verificar la firma de una imagen de contenedor
cosign verify --key cosign.pub registro.ejemplo.com/app:1.4.2

Conclusión

Una firma digital es un hash del mensaje transformado con la clave privada del firmante, que cualquiera verifica con la clave pública. Garantiza que el contenido no ha cambiado y que lo produjo quien controla esa clave. No lo mantiene en secreto —para eso está el cifrado— y el no repudio que aporta tiene matices legales y depende de que la clave privada no se haya filtrado.

Frente a un HMAC, la firma permite que terceros verifiquen sin poder falsificar, a cambio de ser más lenta. Y el trabajo de verdad no está en firmar ni en verificar, sino en anclar con confianza cada clave pública a una identidad: PKI para la web, claves pineadas para los repositorios, TOFU para SSH, logs públicos para los contenedores. Cuando algo va mal con una firma, casi siempre es esa cadena de confianza —o la custodia de la clave privada— lo que ha fallado.

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