Responderé solo a la parte de Firmar. No estoy seguro acerca de la segunda parte.
La firma y el cifrado no están relacionados. Puede tener el contenido sin cifrar + firmado, o cifrado + firmado.
Una firma digital es una pieza de información adicional que confirma que el contenido inicial es generado por la persona que tiene la clave y, por lo tanto, que no se ha manipulado durante su transferencia al destinatario. - Al igual que una firma humana normal en un documento.
El "firmante" genera una firma al escribir el contenido inicial con la clave que posee. A continuación, el contenido se envía acompañado de la firma. Cada firma es única, ya que depende tanto del contenido como de la clave. Si se modifica el contenido, la firma ya no es válida y debe ser regenerada (usando la clave).
El receptor obtiene el contenido y la firma por separado. Usando su clave, él / ella repite el contenido y crea una firma. Si la firma que creó el receptor es idéntica a la que ha enviado el firmante, entonces el receptor está seguro de que el contenido no se ha modificado. Esto se llama validación de firma.
Si alguien intercepta la transmisión y modifica el contenido (cifrado o no), la validación de la firma fallará, porque el interceptor no puede crear una buena firma, ya que no tiene ninguna de las claves.