Las firmas digitales se fundamentan en los conceptos criptográficos de cifrado asimétrico y sistemas de llave pública / llave privada, los cuales se definen como:

Cifrado asimétrico: el cifrado se lleva a cabo con una llave [muy] distinta de la que descifra. La fortaleza del sistema radica en que: (a) es extraordinariamente difícil* deducir una llave a partir de la otra, y (b) es extraordinariamente difícil deducir una llave a partir de los datos cifrados.

Llave pública/privada: la llave privada solo es conocida por la persona que firma, y la llave pública es conocida por todos (incluso se publica). No solo es seguro publicarla sino que en ciertas aplicaciones es necesario.

La firma digital es una aplicación de este esquema en el que se genera una marca (hash) que inequívocamente corresponde tanto con el documento a proteger como con la llave privada de la persona. Dado que todos tienen acceso a la llave pública, todos pueden comprobar el hash del documento y verificar que efectivamente usted lo firmó.

* (Con extraordinariamente difícil nos referimos a operaciones que podrían tardar miles de millones de años en completarse con el poder computacional existente).Para verificar la firma se tiene que validar la vigencia del Certificado Digital del firmante, el estado del certificado digital (si está revocado) y que el uso del certificado digital sea el apropiado para la operación realizada (firma y no repudio).