Ausgangsdokument: Moodle PKI und Vertrauensmodelle

Digitale Signaturen

Ziel: Authentizität und Integrität sicherstellen

Digitale Signaturen dienen nicht der Geheimhaltung

Funktionsweise

Digitale Signaturen verwenden asymmetrische Kryptographie:

1. Der Absender erstellt eine Nachricht (z.B. ein Dokument)
2. Der Absender erzeugt einen Hash-Wert der Nachricht (z.B. mit SHA-256)
3. Der Absender verschlüsselt den Hash-Wert mit seinem privaten Schlüssel (Signieren)
4. Der Absender sendet die Nachricht und die digitale Signatur an den Empfänger
5. Der Empfänger erhält die Nachricht und die digitale Signatur
6. Der Empfänger erzeugt einen Hash-Wert der empfangenen Nachricht
7. Der Empfänger entschlüsselt die digitale Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel des Absenders (Verifizieren)
8. Der Empfänger vergleicht den entschlüsselten Hash-Wert mit dem selbst erzeugten Hash-Wert
9. Wenn die Hash-Werte übereinstimmen, ist die Nachricht authentisch und unverändert

Zertifikate

Problemstellung: Woher weiß der Empfänger, dass der öffentliche Schlüssel wirklich zum Absender gehört?

-> Lösung: Zertifikate von vertrauenswürdigen Dritten (Certificate Authorities, CAs)

CA's können z.B. sein:

• Let's Encrypt
• a-trust (Österreichische CA, staatsnahe)

X.509 Standard für digitale Zertifikate

Ein X.509-Zertifikat enthält:

• den Namen des Eigentümers des Zertifikats
• den öffentlichen Schlüssel des Eigentümers (public Key)
• den Namen der CA
• Eine digitale Signatur der CA (diese Signatur muss am Gerät/im Browser vorinstalliert sein)
• Gültigkeitszeitraum
• Verwendungszweck

PKI - Public Key Infrastructure

Bestandteile einer PKI

• Zertifizierungsstelle (CA): stellt digitale Zertifikate aus und verwaltet diese
• Registrierungsstelle (RA): überprüft die Identität von Antragstellern, bevor Zertifikate ausgestellt werden
• Zertifikatsperrliste (CRL): Liste von Zertifikaten, die vor Ablaufdatum widerrufen wurden. Alternativ könnte auch eine White-List verwendet werden.
• Verzeichnisdienste: ein durchsuchbares Verzeichnis, in dem Zertifikate und CRLs zu den Usern/Maschinen gespeichert werden (z.B. LDAP)
• Dokumentation: Richtlinien und Verfahren zur Verwaltung der PKI
• Certificate Policies (CP): das Anforderungsprofil für Zertifikate, wichtig für die Vertrauenskette
• Certification Practice Statement (CPS): beschreibt die Konkrete Umsetzung der CP

Zertifizierungspfad/Validierungspfad

Ein Zertifizierungspfad ist eine Kette von Zertifikaten, die von einer vertrauenswürdigen Root-CA bis zum Endbenutzerzertifikat reicht.

Beispiel hierarchisch:

1. Root-CA (z.B. Let's Encrypt)
2. Intermediate-CA (z.B. Let's Encrypt Intermediate CA), signiert von der Root-CA
3. Endbenutzerzertifikat (z.B. www.example.com), signiert von der Intermediate-CA

Wichtig ist, dass dem Root-CA-Zertifikat vertraut wird (z.B. durch vorinstallierte Zertifikate im Browser oder Betriebssystem).

Vertrauensmodelle

• Hierarchisches Modell: eine Root-CA, die Intermediate-CAs signiert, die wiederum Endbenutzerzertifikate signieren
• Cross-Zertifizierung: mehrere CAs vertrauen einander und signieren gegenseitig ihre Zertifikate. Anwendungsfall war die CA "Let's Encrypt" vor der weiten Verbreitung, damit Browser und Betriebssysteme dem Zertifikat vertrauen.
• Web of Trust: dezentralisiertes Modell, bei dem Benutzer gegenseitig ihre Schlüssel signieren (z.B. PGP)

Implementierungen

• Microsoft: Windows Server (Zertifikatsdienst) enthalten eine CA-Lösung
• Linux: OpenSSL, EJBCA, Dogtag
• Dogtag Certificate System: Open-Source-PKI-Lösung, die von Red Hat entwickelt wurde. Bietet eine umfassende Suite von PKI-Diensten, einschließlich CA, RA, OCSP und mehr.