Digitale Signatur

Digitale Signaturen werden zur Unterzeichnung digitaler Dokumente und Nachrichten verwendet und werden daher auch als digitale Unterschrift bezeichnet. Es handelt sich dabei um ein mathematisches Verfahren, das verwendet wird, um die Echtheit, Unveränderlichkeit und Integrität elektronischer Daten zu gewährleisten. Sie ermöglicht es, die Identität des Absenders zu überprüfen und sicherzustellen, dass die Nachricht oder das Dokument seit der Unterzeichnung nicht manipuliert wurde.

Digitale Signatur vs. Handschriftliche Unterschrift

Die digitale Signatur wird verwendet, um Nachrichten wie Verträge, E-Mails oder andere Inhalte, die in digitaler Form versendet werden, zu unterzeichnen. Es handelt sich dabei daher um die elektronische Variante einer handschriftlichen Unterschrift. Tatsächlich gilt die Digitale Signatur als sicherer. Sie enthält weitere Informationen zur Herkunft und dem Status einer Nachricht sowie der Identität des Absenders und wird über ein Verschlüsselungsverfahren gesendet. Somit ist sie schwerer fälschbar als eine handschriftliche Signatur.

Anwendungsbereiche

Digitale Signaturen finden in verschiedenen Bereichen Anwendung. Im E-Commerce ermöglichen digitale Signaturen sichere Online-Transaktionen, Verträge und elektronische Zahlungen. Behörden und Regierungen verwenden digitale Signaturen, um Dokumente, Genehmigungen und elektronische Formulare sicher zu übermitteln und rechtlich zu binden. Im Gesundheitswesen sorgen digitale Signaturen für einen sicheren Austausch von Patientendaten, medizinischen Berichten und elektronischen Rezepten. Im Bankwesen werden digitale Signaturen für Online-Banking, elektronische Überweisungen und Finanztransaktionen eingesetzt, um die Sicherheit und Vertraulichkeit der Informationen zu gewährleisten. In all diesen Bereichen wird mit der digitalen Signatur sichergestellt, dass eine Nachricht tatsächlich vom angegebenen Sender gesendet wurde und schützt somit vor Manipulationen. Sie wird daher in beinahe allen Verschlüsselungsverfahren verwendet.

Der entscheidende Aspekt bei der Funktionsweise einer digitalen Signatur ist, dass sie nicht gefälscht oder manipuliert werden kann, ohne den privaten Schlüssel des Signaturinhabers zu kennen. Der private Schlüssel ist geheim und sollte sicher aufbewahrt werden, um sicherzustellen, dass die Integrität und Authentizität der digitalen Signatur gewahrt bleiben. Außerdem muss der Schlüssel von einem öffentlichen Schlüssel identifiziert werden können.

Digitale Signaturen sind das digitale Äquivalent zu handschriftlichen Unterschriften. Sie sind einmalig und entsprechen somit einem persönlichen Fingerabdruck in Form eines digitalen Zertifikats, das mit Hilfe eines sogenannten PKI-Protokolls (Public Key Infrastructure) erstellt wird. Für die Erstellung des digitalen Zertifikats verwendet das kryptische System eine asymmetrische Verschlüsselung, die aus einem privaten Schlüssel und einem öffentlichen Schlüssel besteht. Der private Schlüssel wird vom Signaturinhaber geheim gehalten und dient dazu, die Signatur zu erstellen, während der öffentliche Schlüssel frei zugänglich ist und verwendet wird, um die Signatur zu überprüfen.

Verschlüsselung: Privater Schlüssel

Für die Anwendung einer kryptografischen Funktion auf die zu signierende Nachricht oder das Dokument erstellt der Algorithmus aus den Daten einen einzigartigen Hashwert, der mit einem privaten Schlüssel verschlüsselt wird. Dieser Schlüssel wird einer Nachricht als digitale Signatur angehängt und mit einem Zeitstempel versehen.

Entschlüsselung: Öffentlicher Schlüssel

Um die Signatur zu überprüfen, verwendet der Empfänger den öffentlichen Schlüssel des Signaturinhabers. Dieser ermöglicht es, die kryptografische Funktion auf die empfangene Nachricht oder das empfangene Dokument anzuwenden. Das Ergebnis dieser Funktion wird dann mit der empfangenen Signatur verglichen. Wenn die beiden übereinstimmen, wird die Signatur als gültig bestätigt. Die Nachricht oder das Dokument wurde in diesem Fall vom Signaturinhaber erstellt und ist seit der Unterzeichnung unverändert geblieben. Eine Signatur ist dann ungültig und möglicherweise manipuliert, wenn eine Fehlermeldung auftritt.

Schema zur Erstellung einer Digitalen Signatur

Ein einfaches Signaturschema besteht aus drei Algorithmen:

• Schlüsselgenerator: Mit diesem Algorithmus wird das Schlüsselpaar generiert, das für die Erstellung einer digitalen Signatur benötigt wird. Der Schlüsselgenerator erzeugt sowohl den privaten Schlüssel, der streng vertraulich behandelt werden muss, als auch den öffentlichen Schlüssel, der frei zugänglich ist.
• Signieralgorithmus: Dieser Algorithmus erzeugt aus einer Nachricht oder einem Dokument einen eindeutigen Code, der als digitale Signatur bezeichnet wird.
• Verifikationsalgorithmus: Mit Hilfe des Signaturüberprüfungsalgorithmus wird die Echtheit und Integrität der Signatur überprüft.

Allgemein gesprochen bietet die digitale Signatur eine effiziente, sichere und rechtlich anerkannte Methode zur Unterzeichnung elektronischer Dokumente und Nachrichten. Im speziellen ermöglicht die digitale Signatur eine Prüfung von Nachrichten auf Vertrauenswürdigkeit, Authentizität und Unveränderlichkeit.

Vertrauenswürdigkeit

Die digitale Signatur ermöglich es zu prüfen, ob der Inhalt einer Nachricht bzw. eines Dokuments nachträglich geändert wurde. Auch wenn durch die Verschlüsselung der geänderte Nachrichteninhalt nicht einsehbar ist, wird die Signatur automatisch ungültig. Jede Signatur wird basierend auf dem Code der Originalnachricht erzeugt. Eine Änderung des Inhaltes führt daher immer zu einer Fehlermeldung.

Authentizität

Gerade im kommerziellen Kontext ist die Prüfung der Identität beispielsweise eines Vertrags- oder Kaufpartners von großer Bedeutung. Die digitale Signatur ermöglicht es, die Identität des Absenders einer Nachricht bzw. eines Dokuments zu authentifizieren. In Verdachtsfällen auf Betrug kann eine Signatur aufgehoben werden, indem sowohl öffentlicher als auch privater Schlüssel widerrufen werden. Das Netzwerkprotokoll Online Certificate Status Protocol (OCSP) ermöglicht die Prüfung der Gültigkeit von Schlüsseln.

Unwiderruflichkeit

Mit der digitalen Signatur lässt sich belegen, ob eine Information oder Aussage vom Absender getroffen wurde.

Digitale Signaturen werden europaweit sowie vereinzelt auch in den USA, der Schweiz, der Türkei und in Saudi-Arabien, Brasilien, Indien, Mexiko und Indonesien rechtlich anerkannt.

Die Anforderungen an kryptographische Algorithmen zur Erstellung digitaler Signaturen sind im österreichischen Informationssicherheitshandbuch festgehalten und gelten voraussichtlich über das Jahr 2027 hinaus.

Die Erstellung einer digitalen Signatur erfordert die Verwendung einer speziellen Software oder Online-Plattform, die die digitale Unterzeichnung von Dokumenten anbieten. Im Regelfall muss dort die zu unterzeichnende Nachricht hochgeladen werden. Lösungen, die die Erstellung digitaler Signaturen anbieten, arbeiten üblicherweise mit Zertifizierungsstellen zusammen, um somit Verlässlichkeit und Sicherheit zu gewährleisten.

Grundsätzlich umfasst der Prozess der Signaturerstellung die Erzeugung eines Schlüsselpaares, die Registrierung des öffentlichen Schlüssels und die sichere Aufbewahrung des privaten Schlüssels. Die genauen Schritte und benötigten Informationen können je nach verwendetem Verfahren und Software variieren.

Verschlüsselungsverfahren & Anbieter

Es gibt unterschiedliche Verschlüsselungsverfahren, die die Verschlüsselung und Signierung digitaler Nachrichten und Dokumente ermöglichen. Am häufigsten genutzt wird jedoch das RSA-Signaturverfahren. Dieses sowie weitere symmetrische und asymmetrische kryptographisches Verfahren werden von Software wie Pretty Good Privacy (PGB) angeboten.