Was ist eine digitale Signatur in der Kryptographie: Ihre Rolle und Beispiele

Eine digitale Signatur ist ein Public-Key-Grundelement der Nachrichtenauthentifizierung. Eine digitale Signatur ist technisch gesehen eine Methode, eine Person oder Entität an digitale Daten zu binden. Der Empfänger sowie jeder Dritte kann diese Bindung unabhängig überprüfen. Es handelt sich um einen kryptografischen Wert, der aus Daten und einem geheimen Schlüssel berechnet wird, auf den nur der Unterzeichner Zugriff hat.

In einem realen Szenario benötigt der Empfänger einer Nachricht die Gewissheit, dass die Nachricht einem bestimmten Absender gehört und dass er die Existenz der Nachricht nicht leugnen kann. Diese Anforderung ist bei kommerziellen Anwendungen kritisch, da die Wahrscheinlichkeit von Meinungsverschiedenheiten beim Datenaustausch ziemlich hoch ist. Hier spielt die kryptografische Signatur eine entscheidende Rolle.

Was ist eine digitale Signatur in der Kryptographie?

Die digitale Signatur verwendet die Kryptografie mit öffentlichen Schlüsseln, um die Authentizität und Integrität der signierten Informationen zu validieren und sicherzustellen. Werfen wir einen Blick darauf, wie die digitale Signatur die Kryptografie mit öffentlichen Schlüsseln für Signier- und Verifizierungsvorgänge verwendet.

• Authentifizierung: Wenn ein Verifizierer eine digitale Signatur unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels des Absenders validiert, ist er sicher, dass die Signatur vom Absender mit dem zugehörigen geheimen privaten Schlüssel stammt.

• Datenintegrität: Wenn ein Angreifer die Daten bearbeitet, schlägt die Überprüfung der digitalen Signatur auf der Empfängerseite fehl. Der Hash der aktualisierten Daten und das Ergebnis des Verifizierungsalgorithmus stimmen nicht überein. Dadurch kann der Empfänger die Nachricht sicher zurückweisen.

• Unbestreitbarkeit: Da der Signaturschlüssel nur dem Unterzeichner bekannt ist, kann er eine eindeutige Signatur für gegebene Daten erstellen. Im Falle einer zukünftigen Meinungsverschiedenheit kann der Empfänger die Daten und die digitale Signatur einem Dritten als Beweis anbieten.

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Was ist der digitale Signaturstandard in der Kryptographie?

Eine digitale Signatur ist eine Technik zur Validierung digitaler Daten aus einer vertrauenswürdigen Quelle. Der Digital Signature Standard (DSS) ist ein Federal Information Processing Standard (FIPS), der Verfahren zum Generieren digitaler Signaturen unter Verwendung des Secure Hash Algorithm (SHA) für die elektronische Dokumentenauthentifizierung spezifiziert. DSS gibt uns einfach die Möglichkeit, Dokumente mithilfe von Verschlüsselungs- oder Schlüsselaustauschtechniken digital zu signieren.

Senderseite : Beim DSS-Ansatz wird aus der Nachricht ein Hash-Code erstellt, und die Signaturfunktion erhält die folgenden Eingaben:

• Der Hashcode
• Für diese spezielle Signatur wurde die Zufallszahl „k“ erstellt.
• Der private Schlüssel des Absenders, dh PR (a).
• Ein globaler öffentlicher Schlüssel (eine Reihe von Parametern zur Übermittlung von Prinzipien)

Die Funktion gibt eine Ausgabesignatur mit zwei Komponenten zurück – 's' und 'r'. Als Ergebnis erhält der Empfänger die ursprüngliche Nachricht zusammen mit der Signatur.

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Empfängerseite : Die Identität des Absenders wird auf der Empfängerseite überprüft. Der Hashcode der gesendeten Nachricht wird erstellt. Es gibt eine Überprüfungsfunktion, die die folgenden Parameter als Eingaben akzeptiert:

• Der Hashcode, den der Empfänger generiert
• Die Buchstaben 's' und 'r' als Signaturbestandteile
• Der öffentliche Schlüssel des Absenders
• Der globale öffentliche Schlüssel

Die Signaturkomponente 'r' wird mit dem Ergebnis der Prüffunktion verglichen. Ist die gesendete Signatur legitim, stimmen beide Werte überein, da nur der Absender mit seinem privaten Schlüssel eine gültige Signatur erzeugen kann.

Wie funktioniert die digitale Signatur in der Kryptografie?

Die digitale Signatur funktioniert in der Kryptographie durch die Verwendung dieser Komponenten:

• Hash: Ein Hash ist eine Zeichenfolge fester Länge aus Buchstaben und Zahlen, die durch ein mathematisches Verfahren und eine große Datei erzeugt wird. SHA-1 (Secure Hash Algorithm-1), SHA-2 und SHA-256 (Secure Hashing Algorithm-2 series) und MD5 (Message Digest 5) sind einige der bekanntesten Hash-Algorithmen, die heute verwendet werden.

• Asymmetrische Verschlüsselung: Die asymmetrische Verschlüsselung (auch Public-Key-Kryptografie genannt) ist ein kryptografischer Ansatz, der ein Schlüsselpaarschema verwendet. Während die Daten mit nur einem Schlüssel, dem öffentlichen Schlüssel, verschlüsselt werden können, können sie mit dem anderen Schlüssel, dem privaten Schlüssel, entschlüsselt werden.

• Public-Key-Infrastruktur (PKI): Sie umfasst die Standards, Regeln, Systeme und Personen, um die gemeinsame Nutzung öffentlicher Schlüssel zu erleichtern und die Identität von Entitäten oder Einzelpersonen zu validieren.

• Digitale Zertifikate: Digitale Zertifikate ähneln Führerscheinen, da sie verwendet werden, um die Person zu identifizieren, die das Zertifikat besitzt. Eine CA signiert digitale Zertifikate, die den öffentlichen Schlüssel der Person oder Organisation enthalten. Das Zertifikat kann auch Informationen über die Organisation, die Person und die Zertifizierungsstelle enthalten.

  

• Zertifizierungsstelle (CA): Die Zertifizierungsstelle ist ein Dritter, der die Identität einer Person überprüft. Dazu wird entweder ein öffentliches/privates Schlüsselpaar für sie generiert oder ein vorhandener Schlüssel, der von dieser Person bereitgestellt wird, korreliert. Sobald die Identität einer Person verifiziert ist, stellt die CA ein digitales Zertifikat aus. Das digitale Zertifikat kann verwendet werden, um diese Person durch einen öffentlichen Schlüssel zu validieren.

• PGP/OpenPGP: PGP (Pretty Good Privacy), auch bekannt als OpenPGP, wird als PKI-Alternative verwendet. PGP hilft Benutzern, anderen Benutzern zu „vertrauen“, indem es Signaturzertifikate für Personen ausstellt, deren Identität verifiziert ist.

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Die Rolle der digitalen Signatur in der Kryptografie und Netzwerksicherheit

Eine mathematische Methode zur Überprüfung der Authentizität und Integrität eines Kommunikationsmediums, Dokuments oder einer Software ist als Verschlüsselung digitaler Signaturen bekannt. Es hilft uns, den Nachrichteninhalt zu authentifizieren und den Namen des Autors, das Datum und die Uhrzeit der Unterschriften zu überprüfen.

Die digitale Signatur wurde entwickelt, um das Problem der Fälschung und des Identitätswechsels in der digitalen Kommunikation zu überwinden, indem sie wesentlich mehr inhärenten Schutz bietet.

Unterschriften müssen überprüfbar sein. Wenn ein Streit darüber entsteht, wer ein Dokument unterzeichnet hat, sollte ein Dritter in der Lage sein, die Angelegenheit fair zu lösen, ohne Zugang zu den vertraulichen Informationen des Unterzeichners zu benötigen.

Das RSA-Signaturschema ist immer noch eine der nützlichsten und vielseitigsten Strategien, die heute verfügbar sind. Viele digitale Signaturtechniken sind als Ergebnis nachfolgender Studien entstanden.

Sowohl die Technologie als auch das Gesetz sind an der computergestützten Authentifizierung von Unternehmensinformationen beteiligt. Es fördert auch die Zusammenarbeit zwischen Personen mit unterschiedlichen beruflichen Hintergründen und Fachgebieten. Derzeit sind digitale Signaturen für rechtliche Zwecke nützlicher als elektronische Signaturen.

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Beispiele für digitale Signaturen in der Kryptografie

Im Folgenden sind einige Beispiele bekannter Algorithmen für digitale Signaturen aufgeführt:

• DSA
• ECDSA
• EdDSA
• RSA-Signaturen
• ElGamal-Signaturen
• Schnorr-Signaturen

Fazit

Um Vertraulichkeit in digitalen Gesprächen zu erreichen, ist es vorzuziehen, verschlüsselte Nachrichten statt Klartextnachrichten auszutauschen. Der öffentliche (Verschlüsselungs-)Schlüssel eines Absenders ist in der offenen Domäne verfügbar, sodass sich jeder für ihn ausgeben und eine verschlüsselte Nachricht an den Empfänger senden kann. Infolgedessen müssen Benutzer, die PKC zur Verschlüsselung verwenden, nach digitalen Signaturen suchen, um die Authentizität und Unbestreitbarkeit von Nachrichten sicherzustellen.

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