Eine digitale Signatur ist ein kryptografisches Verfahren, mit dem sich die Authentizität (der Absender ist wirklich der Absender), die Integrität (die Daten wurden nicht verändert) und die Nichtabstreitbarkeit (der Absender kann das Senden nicht bestreiten) einer Nachricht oder eines Dokuments nachweisen lassen. Sie ist das digitale Pendant zur handschriftlichen Unterschrift, arbeitet aber mit mathematischen Verfahren statt mit Tinte.
Wie funktioniert eine digitale Signatur?
Basis ist die asymmetrische Verschlüsselung mit einem Schlüsselpaar aus privatem und öffentlichem Schlüssel. Der Ablauf hat zwei Schritte:
- Signieren: Der Absender bildet mit einer Hashfunktion einen kurzen Prüfwert (Digest) der Nachricht und verschlüsselt diesen Digest mit seinem privaten Schlüssel. Das Ergebnis ist die Signatur.
- Prüfen: Der Empfänger entschlüsselt die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel des Absenders und vergleicht den erhaltenen Digest mit einem selbst berechneten Hash der Nachricht. Stimmen beide überein, ist die Nachricht echt und unverändert.
Nur der Besitzer des privaten Schlüssels kann signieren, jeder kann mit dem öffentlichen Schlüssel prüfen. Verbreitete Signaturverfahren sind RSA (Signatur durch modulares Potenzieren) und ECDSA (elliptische Kurven, kürzere Schlüssel bei gleicher Sicherheit).
Einsatzgebiete
- TLS/HTTPS: Zertifikate sind mit der Signatur der Zertifizierungsstelle versehen; der Browser prüft sie beim TLS-Handshake.
- E-Mail: DKIM signiert E-Mail-Header und schützt vor Fälschung (Domain-Authentifizierung).
- Software: Code-Signing bestätigt, dass eine App oder ein Update von einem bekannten Herausgeber stammt und nicht manipuliert wurde.
- Dokumente: Rechtlich verbindliche elektronische Unterschriften (z. B. PDF-Signaturen).
Digitale Signaturen sind ein Teilgebiet der Kryptographie und eng mit der Public-Key-Infrastruktur verbunden, die Schlüssel und Zertifikate verwaltet. Ein Angreifer kann eine Signatur nicht fälschen, solange er den privaten Schlüssel nicht kennt — ein Man-in-the-Middle-Angriff (siehe MITM) scheitert daran, die Authentifizierung zu umgehen.
Verwandte Grundlagen: Diffie-Hellman und AEAD — die Nachbarn im Krypto-Werkzeugkasten.