Was ist Digitale Signatur?

Technik, mit der sich bestätigen lässt, wer ein elektronisches Dokument erstellt hat und dass es seitdem nicht verändert wurde. Die signierende Person verarbeitet den Hashwert des Dokuments mit ihrem privaten Schlüssel zur Signatur, und der Empfänger prüft sie mit dem öffentlichen Schlüssel der signierenden Person. Sie dient auch der Nichtabstreitbarkeit.

Japanische Bezeichnung: デジタル署名

„Digitale Signatur“ kommt in 2 Übungsfragen aus 1 Themen vor, z. B. Grundlagen der Informationssicherheit.

Fachgebiet: Grundlagen der Informationssicherheit

Ablauf von Signatur und Prüfung

Die signierende Person berechnet zuerst den Hashwert des Dokuments, verarbeitet ihn mit ihrem privaten Schlüssel zu einer Signatur und hängt diese an das Dokument. Die prüfende Person berechnet den Hashwert des empfangenen Dokuments selbst und kontrolliert mit dem öffentlichen Schlüssel der signierenden Person, ob die Signatur zu diesem Hashwert passt. Wurde auch nur ein Bit des Dokuments verändert, ändert sich der Hashwert, und die Prüfung schlägt fehl. Wer den privaten Schlüssel nicht besitzt, kann keine gültige Signatur erzeugen.

Was sie bestätigen kann und was nicht

Eine erfolgreiche Prüfung zeigt, dass das Dokument vom Inhaber des privaten Schlüssels signiert wurde (Authentizität) und seit der Signatur nicht verändert wurde (Integrität), und sie erschwert es der signierenden Person, dies später abzustreiten (Nichtabstreitbarkeit). Andererseits verschlüsselt eine digitale Signatur das Dokument nicht und hält den Inhalt daher nicht geheim. Ob der öffentliche Schlüssel wirklich dieser Person gehört, muss zudem mit einem von einer Zertifizierungsstelle (CA) ausgestellten Zertifikat bestätigt werden.

Einsatzbereiche

Digitale Signaturen werden in Serverzertifikaten von Websites (TLS), bei der Codesignatur für Softwareverteilung und Updates, bei Secure Boot, damit Geräte nur legitime Software starten, bei elektronischen Verträgen und Online-Anträgen sowie bei E-Mail-Signaturen (S/MIME) verwendet. Typische Verfahren sind RSA-Signaturen, ECDSA und EdDSA.

Jetzt üben: Fragen zu Digitale Signatur

A versieht ein an B gesendetes Dokument mit einer digitalen Signatur. Welche Kombination aus Schlüsseln zum Erstellen und Prüfen der Signatur und dem, was die digitale Signatur bestätigen kann, ist richtig?

  1. ADie Signatur wird mit dem privaten Schlüssel von A erstellt, und B prüft sie mit dem öffentlichen Schlüssel von A. Sie bestätigt, dass das Dokument von A stammt und unterwegs nicht verändert wurde
  2. BDie Signatur wird mit dem öffentlichen Schlüssel von B erstellt, und B prüft sie mit dem eigenen privaten Schlüssel. Sie bestätigt, dass Dritte den Inhalt nicht lesen können
  3. CDie Signatur wird mit dem öffentlichen Schlüssel von A erstellt, und B prüft sie mit dem privaten Schlüssel von A. Sie bestätigt, dass der Inhalt des Dokuments sachlich zutrifft
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Antwort: A. Die Signatur wird mit dem privaten Schlüssel von A erstellt, und B prüft sie mit dem öffentlichen Schlüssel von A. Sie bestätigt, dass das Dokument von A stammt und unterwegs nicht verändert wurde

Bei einer digitalen Signatur verarbeitet die signierende Person (A) den Hashwert des Dokuments mit dem eigenen privaten Schlüssel zu einer Signatur, hängt diese an das Dokument und sendet es. B prüft die Signatur nach dem Empfang mit dem öffentlichen Schlüssel von A und kontrolliert, ob sie zum aus dem Dokument berechneten Hashwert passt. Da nur A den privaten Schlüssel besitzt, zeigt eine erfolgreiche Prüfung, dass das Dokument von A signiert wurde (Authentizität) und seit der Signatur kein einziges Bit verändert wurde (Integrität). Außerdem kann A später kaum bestreiten, signiert zu haben (Nichtabstreitbarkeit). Dass der öffentliche Schlüssel wirklich A gehört, muss allerdings gesondert bestätigt werden; dafür werden Zertifikate verwendet. Andererseits verschlüsselt eine digitale Signatur das Dokument nicht und kann den Inhalt daher nicht geheim halten; ist Geheimhaltung nötig, wird zusätzlich verschlüsselt. Zudem zeigt eine Signatur, wer signiert hat, nicht aber, ob das Geschriebene sachlich zutrifft.

Welche Aussage vergleicht einen Message Authentication Code (MAC) und eine digitale Signatur richtig?

  1. AEin MAC kann von jedem mit einem öffentlichen Schlüssel geprüft werden, daher ist seine Wirkung für die Nichtabstreitbarkeit stärker als die einer digitalen Signatur
  2. BEin MAC wird mit einem symmetrischen Schlüssel erstellt, den Sender und Empfänger teilen; er erkennt Manipulationen, kann aber keine Nichtabstreitbarkeit bieten, also Dritten nicht beweisen, dass der Sender die Nachricht erstellt hat, weil auch der Empfänger denselben MAC erzeugen kann
  3. CEin MAC berechnet nur einen Hashwert ohne Schlüssel; selbst wenn ein Angreifer die Nachricht verändert und den MAC neu berechnet, kann der Empfänger es bemerken
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Antwort: B. Ein MAC wird mit einem symmetrischen Schlüssel erstellt, den Sender und Empfänger teilen; er erkennt Manipulationen, kann aber keine Nichtabstreitbarkeit bieten, also Dritten nicht beweisen, dass der Sender die Nachricht erstellt hat, weil auch der Empfänger denselben MAC erzeugen kann

Ein Message Authentication Code (MAC) ist ein kurzer Wert, der aus einer Nachricht und einem symmetrischen Schlüssel berechnet wird; verbreitet ist HMAC, das eine Hashfunktion verwendet. Der Empfänger berechnet ihn mit demselben Schlüssel neu und vergleicht; stimmen die Werte überein, stammt die Nachricht von jemandem, der den Schlüssel kennt, und wurde unterwegs nicht verändert. Ein Angreifer ohne Kenntnis des Schlüssels kann für eine veränderte Nachricht keinen korrekten MAC erzeugen. Der Empfänger besitzt jedoch denselben Schlüssel und kann ebenfalls MACs erzeugen. Er kann Dritten daher nicht beweisen, dass der Sender die Nachricht erstellt hat; ein MAC bietet also keine Nichtabstreitbarkeit. Eine digitale Signatur lässt sich nur mit dem privaten Schlüssel des Senders erstellen und von jedem mit dem öffentlichen Schlüssel prüfen, sie kann also Nichtabstreitbarkeit bieten. MACs sind dagegen leicht zu berechnen und werden verbreitet für Prüfungen zwischen den beiden Beteiligten eingesetzt, etwa um Manipulationen an jedem einzelnen Paket einer Verbindung zu erkennen. Einen einfachen Hashwert ohne Schlüssel kann ein Angreifer zusammen mit der veränderten Nachricht neu berechnen, er eignet sich daher nicht zur Erkennung absichtlicher Manipulationen.

Häufige Fragen

Mit welchem Schlüssel wird bei einer digitalen Signatur signiert?

Die Signatur wird mit dem privaten Schlüssel der signierenden Person erstellt, und die prüfende Person kontrolliert sie mit deren öffentlichem Schlüssel. Das ist die umgekehrte Verwendung der Schlüssel im Vergleich zur Verschlüsselung für die Geheimhaltung.

Ist eine digitale Signatur dasselbe wie eine elektronische Signatur?

Elektronische Signatur ist der Oberbegriff für eine an ein elektronisches Dokument angehängte Signatur und wird weit gefasst verwendet, etwa im Recht. Digitale Signatur bezeichnet die Art, die mit Public-Key-Kryptografie umgesetzt wird.

„Digitale Signatur“ in den Erläuterungen

Fragen mit „Digitale Signatur“ (2)

  1. A versieht ein an B gesendetes Dokument mit einer digitalen Signatur. Welche Kombination aus Schlüsseln zum Erstellen und Prüfen der Signatur und dem, was die digitale Signatur bestätigen kann, ist richtig?
  2. Welche Aussage vergleicht einen Message Authentication Code (MAC) und eine digitale Signatur richtig?

Verwandte Begriffe

Message Authentication Code (Nachrichtenauthentifizierungscode) Hashfunktion Cross-Site-Scripting (XSS) Multi-Faktor-Authentifizierung (MFA) Phishing Prinzip der minimalen Rechte (Least Privilege) Public-Key-Kryptografie (asymmetrische Verschlüsselung) Ransomware Salt Social Engineering

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