Quando parliamo di firma digitale in criptovalute è un metodo crittografico che permette di dimostrare la proprietà di un indirizzo e di autorizzare una transazione senza rivelare la chiave privata, stiamo parlando del cuore della sicurezza delle blockchain.

Punti chiave

• La firma digitale parte da un hash SHA‑256 della transazione.
• Le firme crypto usano ECDSA su curva secp256k1 (Bitcoin) o altre curve (Ethereum).
• Il processo prevede quattro passaggi: hash, firma, calcolo dei valori r e s, codifica DER + sighash.
• Usare librerie provate (libsecp256k1, BitcoinJS, Web3.py) evita errori di sicurezza.
• Confronta ECDSA con RSA e Schnorr per scegliere la soluzione più adatta.

Cos’è una firma digitale?

In pratica, una firma digitale è una prova matematica che collega in modo inalterabile il mittente a una transazione. Grazie alla crittografia a chiave pubblica, chi possiede la chiave privata può generare una firma, mentre chiunque abbia la chiave pubblica può verificarla. Non c’è bisogno di autorità centrale: la rete stessa conferma la validità della firma.

Passo 1: hash della transazione con SHA-256

Il primo passo è trasformare i dati grezzi della transazione (input, output, importi, timestamp) in una stringa di 256 bit. Si usa l’algoritmo SHA-256 perché è resistente alle collisioni (2^128 operazioni per una collisione) e produce sempre 64 caratteri esadecimali. Nei contesti Bitcoin, BIP‑143 richiede il doppio SHA‑256 (hash‑hash) per le transazioni SegWit.

Passo 2: firma con ECDSA su secp256k1

L’algoritmo più usato è l’ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm). Satoshi Nakamoto lo scelse per la sua efficienza: una chiave di 256 bit fornisce lo stesso livello di sicurezza di una RSA da 2048 bit, ma con firme molto più piccole. La curva secp256k1 è definita dall’equazione y² = x³ + 7 e ha un punto generatore G con coordinate molto grandi (vedi specifiche SEC 2).

Passo 3: calcolo dei componenti r e s

Una firma ECDSA è composta da due numeri interi a 256 bit: r e s. Il valore r è la coordinata x del punto k·G, dove k è un numero casuale generato in modo deterministico secondo RFC 6979. Il valore s si calcola con la formula:

s = k⁻¹ (hash + r·privateKey) mod n

dove n è l’ordine della curva (115792089237316195423570985008687907852837564279074904382605163141518161494337). La generazione corretta di k è cruciale: se k si ripete, un attaccante può ricavare la chiave privata, come dimostrato nel caso Sony PS3 del 2010.

Passo 4: codifica DER e aggiunta del sighash

Una volta ottenuti r e s, la firma va codificata in Distinguished Encoding Rules (DER). La struttura è:

30 | len | 02 | len(r) | r | 02 | len(s) | s

Alla fine si aggiunge un byte di sighash (di solito 0x01 per SIGHASH_ALL) che indica quali parti della transazione sono coperte dalla firma. Una firma completa in Bitcoin occupa circa 72 byte.

Confronto tra ECDSA, RSA e Schnorr

Come vedi, Schnorr combina la compattezza di ECDSA con l’assenza di malleabilità, ma è ancora in fase di adozione più ampia. RSA è poco pratico per blockchain a causa delle firme ingombranti.

Errori comuni e consigli pratici

Molti sviluppatori inciampano nei primi mesi. Ecco le trappole più frequenti:

• Random non deterministico: usare SecureRandom difettoso porta a chiavi rubate (Android 2013).
• DER errato: 78 % dei bug su GitHub riguarda la codifica DER; controlla sempre lunghezze e tag.
• Hash sbagliato: Bitcoin richiede double‑SHA256; Ethereum usa Keccak‑256.
• Valore s non «low‑S»: BIP‑62 richiede s < n/2; altrimenti la transazione può essere modificata da terzi.
• Endianess: 32 % degli errori è dovuto a byte in ordine inverso.

La regola d’oro è: non scrivere la crittografia da zero. Usa librerie testate e segui le linee guida di Bitcoin Core.

Strumenti e librerie consigliate

Ecco le opzioni più diffuse per creare firme senza reinventare la ruota:

• libsecp256k1: la libreria C ufficiale di Bitcoin, usata da tutti i wallet principali.
• BitcoinJS (npm): wrapper JavaScript che gestisce hash, firma e DER in pochi comandi.
• Web3.py: per Ethereum, usa eth_account.Account.signTransaction che segue ECDSA su secp256r1.
• PyCryptodome: fornisce SHA‑256, generazione di nonce RFC 6979 e codifica DER.

Un esempio rapido con BitcoinJS:

const bitcoin = require('bitcoinjs-lib');
const keyPair = bitcoin.ECPair.makeRandom();
const psbt = new bitcoin.Psbt();
psbt.addInput({ txid: '…', index: 0, nonWitnessUtxo: Buffer.from('…', 'hex') });
psbt.addOutput({ address: '1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa', value: 15000 });
psbt.signInput(0, keyPair);
psbt.finalizeAllInputs();
const txHex = psbt.extractTransaction().toHex();

In meno di 30 secondi hai una transazione firmata correttamente.

Prospettive future: firme post‑quantistiche

Il consenso tra gli esperti è chiaro: entro i prossimi 15‑20 anni i computer quantistici potrebbero rompere ECDSA. NIST sta standardizzando firme basate su reticoli (CRYSTALS‑DILITHIUM) e combinazioni ibride. Per ora, la strategia più sicura è mantenere backup offline delle chiavi private e monitorare gli aggiornamenti dei protocolli (es. Taproot, Schnorr, MuSig2).

Domande frequenti

Con queste informazioni sei pronto a generare firme sicure, a verificare transazioni e a scegliere l’algoritmo più adatto al tuo progetto crypto. Buona programmazione!