Durch das Signieren einer Datei wird diese nicht verschlüsselt. Wenn Alice eine Datei signiert, signiert sie normalerweise die gesamte Datei. Also berechnet sie einen Hash der gesamten Datei und signiert nur den Hash mit ihrem privaten Schlüssel und hängt diese Information an die Datei an.
Bob verwendet ihren öffentlichen Schlüssel, um ihn zu überprüfen und erhält ihren berechneten Hash. Anschließend berechnet er den Hash der Datei selbst (natürlich ohne Unterschrift) und überprüft beide Hashes. Wenn sie übereinstimmen, entspricht dies genau der Version der Datei, die Alice gesendet hat. Wenn sie nicht übereinstimmen, könnte Mallory sie geändert haben.

Die Datei selbst wird nie verschlüsselt, und natürlich können Sie einfach die Signatur entfernen, aber dann ist sie nicht mehr signiert (und daher wertlos).

Weitere technische und detaillierte Informationen finden Sie in der Antwort auf die Gesamtstruktur: https://security.stackexchange.com/a/198473/191453

Leider sind die Antworten hier, die behaupten, dass das Signieren der Verschlüsselung des Message Digest entspricht, nicht ganz richtig. Beim Signieren wird kein Digest der Nachricht verschlüsselt. Während es richtig ist, dass eine kryptografische Operation auf einen Auszug der Nachricht angewendet wird, die durch einen kryptografischen Hash-Algorithmus erstellt wurde, und nicht auf die Nachricht selbst, unterscheidet sich der Vorgang des Signierens von der Verschlüsselung.

Entnommen aus https : //www.cs.cornell.edu/courses/cs5430/2015sp/notes/rsa_sign_vs_dec.php:

In der abstrakten Welt der Lehrbücher tun dies RSA-Signierung und RSA-Entschlüsselung sich als dasselbe herausstellen. In der realen Welt der Implementierungen sind sie es nicht. Verwenden Sie daher niemals eine reale Implementierung der RSA-Entschlüsselung, um RSA-Signaturen zu berechnen. Im besten Fall wird Ihre Implementierung auf eine Weise unterbrochen, die Sie bemerken. Im schlimmsten Fall führen Sie eine Sicherheitsanfälligkeit ein, die ein Angreifer ausnutzen könnte.

Machen Sie außerdem nicht den Fehler, von RSA zu verallgemeinern, um zu dem Schluss zu gelangen, dass jedes Verschlüsselungsschema als Algorithmus für digitale Signaturen angepasst werden kann. Diese Art der Anpassung funktioniert für RSA und El Gamal, jedoch nicht im Allgemeinen.

Das Erstellen einer digitalen Signatur für eine Nachricht umfasst das Ausführen der Nachricht über eine Hash-Funktion, Erstellen eines Digests (eine Darstellung mit fester Größe) für die Nachricht. Eine mathematische Operation wird für den Digest unter Verwendung eines geheimen Werts (einer Komponente des privaten Schlüssels) und eines öffentlichen Werts (einer Komponente des öffentlichen Schlüssels) durchgeführt. Das Ergebnis dieser Operation ist die Signatur, die normalerweise entweder an die Nachricht angehängt oder auf andere Weise daneben zugestellt wird. Jeder kann anhand der Signatur und des öffentlichen Schlüssels feststellen, ob die Nachricht von jemandem signiert wurde, der den privaten Schlüssel besitzt. Wie funktioniert das?

Ich werde RSA als Beispielalgorithmus verwenden. Zunächst ein kleiner Hintergrund zur Funktionsweise von RSA. Bei der RSA-Verschlüsselung wird die als Ganzzahl dargestellte Nachricht auf die Potenz eines bekannten Werts angehoben (dieser Wert beträgt meistens 3 oder 65537). Dieser Wert wird dann durch einen öffentlichen Wert geteilt, der für jeden öffentlichen Schlüssel eindeutig ist. Der Rest ist die verschlüsselte Nachricht. Dies wird als Modulo-Operation bezeichnet. Das Signieren mit RSA ist etwas anders. Die Nachricht wird zuerst gehasht, und der Hash-Digest wird auf die Potenz einer geheimen Nummer angehoben und schließlich durch denselben eindeutigen öffentlichen Wert im öffentlichen Schlüssel geteilt. Der Rest ist die Unterschrift. Dies unterscheidet sich von der Verschlüsselung dadurch, dass eine Zahl nicht auf einen bekannten öffentlichen Wert angehoben wird, sondern auf einen geheimen Wert, den nur der Unterzeichner kennt.

Obwohl die Generierung von RSA-Signaturen ähnlich ist Bei der RSA-Entschlüsselung auf Papier gibt es einen großen Unterschied zur Funktionsweise in der realen Welt. In der realen Welt wird eine Funktion namens Auffüllen verwendet, die für die Sicherheit des Algorithmus von entscheidender Bedeutung ist. Die Art und Weise, wie das Auffüllen zum Ver- oder Entschlüsseln verwendet wird, unterscheidet sich von der Art und Weise, wie es für eine Signatur verwendet wird. Die folgenden Details sind technischer ...

Um Lehrbuch RSA als Beispiel für asymmetrische Kryptographie zu verwenden, erfolgt die Verschlüsselung einer Nachricht m in Chiffretext c durch Berechnung von c ≡ m ^{e sup> (mod N)} , wobei e ein öffentlicher Wert ist (normalerweise eine Fermat-Primzahl), und N ist das nicht geheime Produkt zweier geheimer Primzahlen. Das Signieren eines Hashs m beinhaltet andererseits das Berechnen von s ≡ m ^{d sup> (mod N)} , wobei d ist die modulare Umkehrung von e und ist ein geheimer Wert, der aus den geheimen Primzahlen abgeleitet wird. Dies ist der Entschlüsselung viel näher als der Verschlüsselung, obwohl die Entschlüsselung durch Aufrufen von Signaturen immer noch nicht ganz richtig ist. Beachten Sie, dass andere asymmetrische Algorithmen möglicherweise völlig andere Techniken verwenden. RSA ist lediglich ein Algorithmus, der häufig genug ist, um als Beispiel verwendet zu werden.

Die Sicherheit des Signierens beruht auf der Tatsache, dass d ohne Kenntnis der geheimen Primzahlen schwer zu erhalten ist. Tatsächlich besteht der einzige bekannte Weg, um d von N zu erhalten, darin, N in seine Komponentenprimzahlen p einzubeziehen und q und berechne d ≡ e sup> -1 sup> mod (p - 1) (q - 1) . Es wird angenommen, dass das Faktorisieren sehr großer Ganzzahlen für klassische Computer ein unlösbares Problem darstellt. Dies ermöglicht die einfache Überprüfung einer Signatur, da dabei ermittelt werden muss, ob s ^{e sup> ≡ m (mod N)} ist. Das Erstellen einer Signatur erfordert jedoch Kenntnisse des privaten Schlüssels.

Natürlich kann man wählen, ob man (einen Teil) der gewünschten Informationen signieren und andere Teile nicht signieren möchte. Wenn wir jedoch "eine Datei signieren" sagen, beziehen wir uns normalerweise auf das Signieren der gesamten Datei plus der Datei-Metadaten (z. B. Zeitstempel für Dateimodifikationen). So funktionieren OpenPGP und GPG.

Wenn es sich jedoch nicht um eine Datei handelt, beispielsweise um eine XML-Signatur, müssen Sie angeben, welche Teile des XML-Inhalts tatsächlich von der Signatur abgedeckt werden.

Versuchen Sie außerdem, Signaturen von der Verschlüsselung zu unterscheiden. Dies sind zwei unabhängige Angelegenheiten. Eine Datei kann unverschlüsselt + signiert oder verschlüsselt + nicht signiert oder eine andere Kombination sein.

Das Signieren einer Datei oder allgemeiner das Signieren eines Inhalts (eine E-Mail-Nachricht, der Text einer E-Mail-Nachricht, ein Teilbaum eines XML-Dokuments, ein Teil eines Zertifikats, ein TLS-Handshake usw.) bedeutet das Erstellen eines Folge von Bytes, die als Signatur bezeichnet wird. Dieser Prozess hat bestimmte Eigenschaften:

• Es gibt eine Methode zum Überprüfen der Signatur. Wenn Sie die Signatur überprüfen, erhalten Sie ein boolesches Ergebnis: "Dies ist eine gute Signatur der Datei" oder "Dies ist keine gute Signatur der Datei".
• Eine gute Signatur für eine Datei ist niemals eine gute Signatur für eine andere Datei. Daher garantiert eine gute Signatur, dass die Datei authentisch ist. Authentizität bedeutet in Bezug auf die Sicherheit, dass einige Daten tatsächlich von dem Ort stammen, von dem sie stammen sollen.
• Es gibt einen geheimen Wert, der als privater Schlüssel oder bezeichnet wird geheimer Schlüssel . Es ist unmöglich, eine gute Signatur einer Datei zu erstellen, wenn Sie diesen geheimen Wert nicht kennen.
• In einem Schema mit öffentlichem Schlüssel ist dem privaten Schlüssel ein Wert zugeordnet, der als öffentlicher Schlüssel . Wenn Sie den öffentlichen Schlüssel kennen, können Sie Signaturen überprüfen, aber keine Signatur einer anderen Datei erstellen.

Es ist wichtig zu wissen, dass jeder eine Datei signieren kann, aber er kann Unterschreiben Sie es nur mit ihrem eigenen privaten Schlüssel. Sie können eine Datei nicht mit dem privaten Schlüssel eines anderen signieren, es sei denn, Sie schaffen es irgendwie, den privaten Schlüssel zu erhalten, indem Sie beispielsweise dessen Computer hacken. Zu wissen, dass eine Datei mit einer guten Signatur geliefert wird, sagt also nichts aus: Wichtig ist zu wissen, dass eine gute Signatur mit dem erwarteten privaten Schlüssel erstellt wurde. Dies bedeutet, dass der Prüfer den öffentlichen Schlüssel im Voraus kennen muss. Wenn der öffentliche Schlüssel zusammen mit der Signatur und der Nachricht übertragen wird, beweist er nichts an sich, aber es kann nützlich sein, wenn es einen Mechanismus gibt, der es dem Prüfer ermöglicht, den öffentlichen Schlüssel zu überprüfen. Ein solcher Mechanismus wird als öffentliche Schlüsselinfrastruktur bezeichnet. Mit anderen Worten, die Signaturoperation verwandelt ein Versprechen der Vertraulichkeit des privaten Schlüssels und ein Versprechen der Authentizität des öffentlichen Schlüssels in eine Garantie für die Authentizität der Datei.

Eine Signatur bedeutet im Allgemeinen „Ich stimme zu dieses Inhalts ”. Was "genehmigen" bedeutet, hängt vom Kontext ab. Beispiel:

• Wenn Microsoft ein Windows-Update verteilt, das mit dem Windows-Update-Signaturschlüssel von Microsoft signiert ist, bedeutet die Signatur, dass dieses bestimmte Code-Update von Microsoft genehmigt wurde. Wenn jemand Malware verbreiten und als Windows-Update weitergeben möchte, kann er keine gute Signatur dafür erstellen. Daher lehnt die Windows-Update-Anwendung das Update ab.
• Wenn Sie es erhalten Eine E-Mail, die signiert ist, bedeutet, dass sie wirklich von der Person geschrieben wurde, die sie signiert hat (oder dass ihr Computer kompromittiert wurde). Sie erhalten diese Garantie im Allgemeinen nicht aus der Zeile From: einer E-Mail, da jeder dort schreiben kann, was er will. (Einige Verteilungssysteme machen es schwieriger, aber im Internet gibt es im Allgemeinen keine Möglichkeit, Personen daran zu hindern, in die Zeile From: zu schreiben, was sie wollen.)
• Wenn eine Zertifizierungsstelle Unterzeichnet ein Zertifikat. Sie sagen, dass sie überprüft haben, dass der Eigentümer des im Zertifikat aufgeführten Domainnamens der Eigentümer des privaten Schlüssels ist, für den sich der entsprechende öffentliche Schlüssel im Zertifikat befindet. Diese Art von Anweisung, die einen Namen mit einem öffentlichen Schlüssel verknüpft, ist die Grundlage für Infrastrukturen mit öffentlichen Schlüsseln.
• Wenn ein TLS-Server den Handshake einer TLS-Verbindung signiert, kann der Client dies tun Überprüfen Sie, ob sie der sind, für den sie sich ausgeben. Jeder kann einen TLS-Handshake signieren, aber nur Google kann einen TLS-Handshake mit der öffentlichen Signatur für google.com signieren.

Die Signatur ist ein separates Datenelement. Es kann zusammen mit den signierten Daten in einer Zip-Datei gebündelt, als Anhang zu einer E-Mail hinzugefügt, als separater Knoten zu einer XML-Datei hinzugefügt usw. In einem Zertifikat wird die Signatur neben den signierten Daten gebündelt. Bei einem TLS-Handshake ist die Signatur ein separater Teil der vom Server gesendeten Nachrichten.

Signieren wir die gesamte Datei, damit sie verschlüsselt wird?

Nein. Die Signatur hängt vom Inhalt der Datei ab, Sie können den Inhalt der Datei jedoch nicht aus der Signatur wiederherstellen. Der Inhalt muss zusammen mit der Signatur übertragen werden. Der Inhalt kann verschlüsselt werden, ist jedoch unabhängig von der Signatur.

Gibt es einen einfachen Text, den wir signieren und weiterleiten, z. B. eine Zip-Datei, und die empfangende Seite lassen Überprüft dieses Teil anhand eines bestimmten Protokolls, bevor Sie fortfahren?

Ja, genau. Der Absender übergibt den Dateiinhalt (die Zip-Datei oder den Text oder was auch immer) zum Signieren und den privaten Schlüssel an die Signaturfunktion und gibt die Signatur heraus. (Das Wort "Signatur" kann sich entweder auf diesen Prozess oder auf die Ausgabe dieses Prozesses beziehen.) Der Empfänger übergibt den Inhalt und den öffentlichen Schlüssel an die Überprüfungsfunktion und erhält das Ergebnis "es ist gut" oder "es ist schlecht". Im Allgemeinen weigert sich der Empfänger, irgendetwas mit dem Inhalt zu tun, wenn die Signatur schlecht ist.

Wenn wir die gesamte Datei signieren, kann sie meines Erachtens sicherer sein als der Inhalt verschlüsselt (oder signiert) sein.

Wenn Sie etwas signieren, wird nichts verschlüsselt. Das Signieren der gesamten Datei ist sicherer als das Signieren eines Teils einer Datei in dem Sinne, dass die Signatur nur eine gewisse Sicherheit für den signierten Teil bietet. Wenn Sie einen Teil einer Datei signieren, kann der nicht signierte Teil alles sein.

Im allgemeinsten Sinne bedeutet "Signieren" in diesem Zusammenhang einen Prozess, der vom Text und etwas geheimem Wissen abhängt, so dass jeder, der Zugriff auf den Text und geheimes Wissen hat, die Ausgabe erstellen kann, und jeder, dem das gegeben wird Text und die Ausgabe können überprüfen, ob die Ausgabe korrekt ist, aber es ist für jeden, der keinen Zugriff auf das geheime Wissen hat, unmöglich, unabhängig die richtige Ausgabe zu erstellen.

Eine Methode hierfür ist die Verwendung der Verschlüsselung mit öffentlichem Schlüssel. Hierbei handelt es sich um ein System, bei dem zwei Schlüssel und ein kryptografischer Prozess vorhanden sind, sodass der kryptografische Prozess mit einem Schlüssel angewendet wird. Anschließend wird das Ergebnis verwendet und der kryptografische Prozess angewendet Wenn Sie mit der anderen Taste arbeiten, erhalten Sie die ursprüngliche Eingabe. Einer dieser Schlüssel ist öffentlich verteilt und wird als "öffentlicher Schlüssel" bezeichnet. Der andere Schlüssel wird geheim gehalten und als "privater Schlüssel" bezeichnet.

Wenn der Zugriff auf Informationen eingeschränkt wird, worauf sich „Verschlüsselung“ im Allgemeinen bezieht, besteht die Verschlüsselung mit öffentlichem Schlüssel darin, dass der Absender den öffentlichen Schlüssel des Empfängers in der Datei verwendet und der Empfänger seinen privaten Schlüssel in der Datei verwendet Ergebnis; Somit kann nur der beabsichtigte Empfänger die Datei lesen. Das Signieren kann erfolgen, indem der Absender seinen privaten Schlüssel und der Empfänger den öffentlichen Schlüssel des Absenders verwendet. Während im ersten Fall nur der Empfänger die Datei lesen kann (da nur er seinen privaten Schlüssel hat), kann im zweiten Fall nur der Absender die Datei senden (da nur er seinen privaten Schlüssel kennt). Im ersten Fall kann jeder schreiben, aber nur einer kann lesen, während im zweiten Fall nur eine Person schreiben kann, aber jeder lesen kann.

Wenn nur das Ergebnis der Verwendung des privaten Schlüssels des Absenders gesendet wird, muss jeder den öffentlichen Schlüssel des Absenders abrufen, um die Datei lesen zu können. So oft wird auch die Originaldatei gesendet, damit die Leute sie lesen können, ohne diesen Prozess durchlaufen zu müssen. Da das Senden sowohl der Datei als auch des Ergebnisses der Anwendung des kryptografischen Prozesses auf die gesamte Datei das Senden von doppelt so vielen Daten wie nur der Datei bedeutet, wird normalerweise ein Hash verwendet, um die Größe der Signatur zu verringern. Dies kann durch Hashing der Datei und anschließendes Signieren des Hash erfolgen (und dann kann der Empfänger die Datei hashen und den kryptografischen Prozess mit dem öffentlichen Schlüssel auf die Hash-Datei anwenden und prüfen, ob dieser mit dem gesendeten signierten Hash übereinstimmt) / p>

Obwohl das Signieren einer Datei, das Überprüfen einer Signatur und die Verschlüsselung denselben kryptografischen Prozess verwenden können, bezieht sich der Begriff "Verschlüsselung" hauptsächlich darauf, wann dieser Prozess verwendet wird, um andere Personen vom Lesen der Datei abzuhalten. eher als zur Authentifizierung. Wenn wir den Prozess zur Geheimhaltung anwenden, senden wir nur das Ergebnis, da wir nicht möchten, dass nicht autorisierte Personen Zugriff auf den Klartext haben. Wenn wir uns authentifizieren, senden wir beide, damit der Empfänger überprüfen kann, ob sie übereinstimmen.

Wenn ein Absender möchte, dass nur der beabsichtigte Empfänger eine Datei lesen kann, kann der Absender als separate Datei verschlüsseln Prozess. Das würde also funktionieren, wenn der Absender die Datei hasht, ihren privaten Schlüssel auf das Ergebnis anwendet, das Ergebnis an die Datei anhängt, dann den privaten Schlüssel des Empfängers auf die Datei + Signatur anwendet und dann Senden Sie das an den Empfänger. Somit würde der Empfänger message = recept.public (Datei + sender.private (Hash (Datei)) erhalten. Der Empfänger würde dann seinen privaten Schlüssel auf die Nachricht anwenden, den ursprünglichen Dateiteil des Hashs Ergebnis und prüfen Sie, ob dies mit dem öffentlichen Schlüssel des Absenders übereinstimmt, der auf die Signatur angewendet wird:

Hash ((Empfänger.Privat (Nachricht)). Datei) == Sender.Public ((Empfänger.Privat () Nachricht)). Unterschrift)