数字签名 (digital signature) 是通过加密技术保证数字文档"由谁创建"(身份认证) 和"内容是否被篡改"(完整性验证) 的机制。它相当于纸质文档上的手写签名或印章，但因有密码学的支撑，伪造极其困难。数字签名在电子合同、软件分发、电子邮件认证等场景中发挥着数字社会信任基石的作用。

数字签名的工作原理分为三个步骤。第一步，签名者计算文档的哈希值 (固定长度的摘要)。第二步，用签名者的私钥对哈希值执行签名运算，生成签名数据。第三步，验证者把签名数据、签名者的公钥，以及从文档重新计算出的哈希值一并交给验证算法，判断它们是否吻合。若吻合，就能确认文档确实由持有该私钥的人签名，且签名之后未被篡改。另外，"用私钥对哈希值加密"这一说法流传甚广，但它只是针对 RSA 的类比。在 ECDSA 和 Ed25519 中，签名与验证是与加密、解密完全不同的运算，并不存在相当于解密的处理。

字符数与数字签名的关联体现在哈希函数的特性上。SHA-256 无论输入数据长度如何，始终输出 256 位 (64 个十六进制字符) 的哈希值。1 个字符的文本和 100 万个字符的文本，哈希值长度完全相同。但只要输入文本改变哪怕 1 个字符，哈希值就会变得截然不同，这正是篡改检测的原理所在。

数字签名的数据大小因算法而异。RSA-2048 的签名为 256 字节，ECDSA (P-256) 的签名以原始值 (r 与 s 的拼接) 计为 64 字节，而实际流通形式的 DER 编码约为 70 至 72 字节。签名数据会附加到文档中，导致文档整体体积增大。PDF 的数字签名除签名数据本身外，还会嵌入证书链和时间戳，因此会增加数 KB 到数十 KB 的体积。

在日本，根据电子签名法 (《关于电子签名及认证业务的法律》，2000 年公布、2001 年 4 月施行)，由本人作出的、满足一定要件的电子签名所形成的电磁记录，被推定为真实成立。其含义是与盖章的纸质文档同等对待，即在诉讼中发生争议时，由主张"并非本人所作"的一方承担举证责任。这并不意味着只要有签名，合同内容本身就永远有效。电子合同服务 (CloudSign、DocuSign、Adobe Sign 等) 正是构建在这一法律框架之上。无论合同文本字数多少，电子签名的法律效力都不会改变。

实务上的一个陷阱是，签名验证通过与签名者是否为本人是两回事。验证所能确认的只是"由与这个公钥配对的私钥签了名"，而该公钥属于谁，仅凭签名无法确定。填补这一空缺的是认证机构签发的证书，需要沿着证书链追溯，确认能否到达受信任的认证机构、以及证书是否已被吊销，才谈得上身份真实性。另一个是时间的处理。证书都有有效期，一旦过期或密钥失窃，就无法再证明"签名当时证书是有效的"，因此对需要长期保存的文档要配合使用时间戳。

代码签名 (code signing) 是数字签名在软件分发领域的应用。通过对应用程序的可执行文件进行签名，保证开发者身份和代码完整性。未经签名的软件会被操作系统弹出警告，因此代码签名在实际操作中已成为必备环节。