Digitale Signatur: Grundlagen und Anwendungsbereiche
Ein Schlüsselwerkzeug für sichere Online-Transaktionen
Ein Schlüsselwerkzeug für sichere Online-Transaktionen
Ob im Bereich des E-Bankings, bei Kaufverträgen, Angeboten oder während des Online-Shoppings – die digitale Signatur ist eine Technologie, die in vielen Szenarien Sicherheit gewährleistet. Allerdings kommt es häufig zu Verwechslungen zwischen der "digitalen Signatur" und der "elektronischen Signatur". Dieser Artikel bietet eine klare Einführung in die Welt der digitalen Signaturen und des elektronischen Unterschreibens: Wir erklären, was eine digitale Signatur ist, wie sie sich von einer elektronischen Signatur unterscheidet und wie der Prozess des elektronischen Unterschreibens abläuft.
In der Welt des Internets dient die digitale Signatur als eine Art Verschlüsselungsmethode für Nachrichten. Hierbei kommt ein spezielles kryptografisches Verfahren zum Einsatz, das es ermöglicht, eine Nachricht eindeutig dem Absender zuzuordnen. Dieses Verfahren basiert auf einer Form der asymmetrischen Kryptografie.
Das asymmetrische Kryptosystem besteht aus zwei Schlüsseln:
Während der digitale Signaturprozess mithilfe des Verifikationsschlüssels abläuft, kann später ohne Zweifel erkannt werden, welcher Absender die Nachricht verschickt hat.
In Anbetracht dieser Sicherheitsmechanismen wird deutlich, wie die digitale Signatur im digitalen Raum eine vertrauenswürdige Identität gewährleistet. Die digitale Signatur agiert ähnlich wie ein individuelles Wachs-Siegel bei einem Brief. Ein unversehrtes Siegel gibt nicht nur Aufschluss über den Absender einer Botschaft, sondern bestätigt auch, dass die Nachricht unverändert geblieben ist.
Diese Methodik findet in zahlreichen Anwendungsfällen Verwendung, darunter auch bei der sicheren Kommunikation auf Internetseiten.
Häufig werden die Begriffe "digitale Signatur" und "elektronische Signatur" miteinander verwechselt. Doch in Wirklichkeit handelt es sich um zwei unterschiedliche Konzepte:
Die "digitale Signatur" ist ein technischer Ausdruck, der auf ein mathematisches Verschlüsselungsverfahren hinweist, wie bereits beschrieben wurde.
Die "elektronische Signatur" hingegen ist primär ein rechtlicher Begriff, der sich auf das Unterzeichnen von Dokumenten im digitalen Umfeld bezieht. Das Gesetz unterscheidet hier zwischen verschiedenen Formen der elektronischen Signatur, die je nach Art des Dokuments die handschriftliche Unterschrift entweder ersetzen oder nicht ersetzen können.
Während das Verfahren der digitalen Signatur für die Erstellung einer elektronischen Signatur verwendet werden kann, ist dies nicht zwingend erforderlich. Es existieren auch einfachere Varianten, die ohne die Verwendung einer digitalen Signatur auskommen.
Neben diesen Termini gibt es auch den Begriff der "digitalen Unterschrift", der im Grunde eine alltägliche Bezeichnung für elektronische Signaturen jeglicher Art ist.
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Technik und Funktionsweise der digitalen Signatur
Wie bereits erwähnt, verkörpert die digitale Signatur ein mathematisch-kryptografisches Verfahren, das für eine gegebene Nachricht zwei entscheidende Ziele verfolgt:
Der Mechanismus der digitalen Signatur basiert auf asymmetrischer Verschlüsselung:
Der Absender besitzt einen einzigartigen privaten Schlüssel (Private Key), der ihm zugeordnet ist. Auf der anderen Seite verfügt der Empfänger über einen entsprechenden öffentlichen Schlüssel (Public Key), der perfekt zu diesem privaten Schlüssel passt. Diese "Schlüssel" sind im Grunde mathematische Algorithmen, die Text entweder unlesbar machen oder wieder entschlüsseln können.
Die technische Infrastruktur, die zur Erzeugung und Bereitstellung dieser Schlüsselpaare verwendet wird, nennt sich Public Key Infrastructure (PKI). In dieser Infrastruktur spielen Zertifizierungsstellen (Certification Authorities, CA) eine entscheidende Rolle. Sie überprüfen die Identität von Einzelpersonen oder Organisationen und ordnen diesen einen eindeutigen öffentlichen Schlüssel zu.
Digitale Signaturverfahren mit öffentlichem Schlüssel haben das Ziel, die Funktionalität gewöhnlicher Unterschriften auf digitale Dokumente zu übertragen. Sie sollen Folgendes erreichen:
Moderne Signaturverfahren ermöglichen:
Ein wesentlicher Schritt zur Erstellung einer digitalen Signatur ist der Besitz eines digitalen Zertifikats. Dieses Zertifikat wird von einer Zertifizierungsstelle ausgestellt und weist Personen oder Organisationen ein einzigartiges Schlüsselpaar zu, bestehend aus einem privaten Schlüssel und dem entsprechenden öffentlichen Schlüssel.
Die nachfolgende Darstellung veranschaulicht den Ablauf der Erstellung einer digitalen Signatur:
Die Schöpfung einer digitalen Signatur setzt sich folglich (in vereinfachter Form) aus drei Phasen zusammen:
Bemerkung: Falls zusätzlich zur Gewährleistung der Integrität der Nachricht auch die Vertraulichkeit sichergestellt werden soll, kann eine separate Verschlüsselung verwendet werden.
Mit diesem Überblick über die komplexen Vorgänge der digitalen Signatur wird das Verfahren deutlicher, welches Sicherheit und Authentizität im digitalen Austausch gewährleistet.
Für den Fall, dass der Empfänger einer Nachricht sicherstellen möchte, dass sie tatsächlich von einer spezifischen Person stammt und nicht nachträglich manipuliert wurde, bietet sich die Überprüfung der digitalen Signatur an. Die nachfolgende Darstellung illustriert den Ablauf dieses Vorgangs:
Die Überprüfung der digitalen Signatur umfasst ebenfalls drei Hauptphasen, die wie folgt ablaufen:
Die Überprüfung bietet somit Gewissheit in Bezug auf:
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