Die wichtigsten Unterschiede zwischen digitalen Signaturen und digitalen Zertifikaten in der Cybersicherheitslandschaft

Asymmetrische Verschlüsselung , allgemein bekannt als Public-Key-Kryptographie , basiert auf Berechnungen, die selbst mit den leistungsstärksten heutigen Computern extrem schwer zu knacken sind. Die Verschlüsselung mit privaten und öffentlichen Schlüsseln birgt jedoch ein entscheidendes Problem: Öffentliche Schlüssel gelten als öffentlich zugänglich, d. h. jeder kann darauf zugreifen, und nichts hindert einen Angreifer daran, sich einen fremden öffentlichen Schlüssel anzueignen. Die Public-Key-Infrastruktur (PKI) löst dieses Integritätsproblem mithilfe zweier Schlüsseltechnologien: digitaler Signaturen und digitaler Zertifikate . Diese bilden die Kernkomponenten des Vertrauensmodells der Zertifizierungsstelle . Digitale Signaturen beweisen die Authentizität und Unversehrtheit von Daten. Digitale Zertifikate beweisen die Identität der ausstellenden Stelle. Beide ergänzen sich, sind aber nicht austauschbar und werden für ein vertrauenswürdiges kryptografisches Kommunikationssystem benötigt. Das Verständnis dieses Unterschieds ist unerlässlich für alle, die PKI implementieren, Zertifikate verwalten oder das Vertrauensmodell hinter Codesignierung, TLS, E-Mail-Sicherheit oder Dokumentensignatur bewerten. Weitere Informationen zu PKI-Diensten finden Sie unter PKI-Dienste . Informationen zum Zertifikatslebenszyklusmanagement finden Sie unter CertSecure Manager.

Kurzantwort: Was ist der Kernunterschied?

Eine digitale Signatur ist ein kryptografischer Wert, der durch Anwendung einer Hash-Funktion auf ein Dokument und anschließende Verschlüsselung des resultierenden Hashwerts mit einem privaten Schlüssel erzeugt wird. Sie beweist, dass ein bestimmter privater Schlüssel zur Erstellung der Signatur verwendet wurde (Authentifizierung), dass das Dokument seit der Unterzeichnung nicht verändert wurde (Integrität) und dass der Unterzeichner die Unterzeichnung nicht abstreiten kann (Nichtabstreitbarkeit). Ein digitales Zertifikat ist ein von einer vertrauenswürdigen Zertifizierungsstelle (CA) ausgestelltes Dokument, das einen öffentlichen Schlüssel mit einer verifizierten Identität verknüpft. Dadurch können die Prüfer bestätigen, dass ein öffentlicher Schlüssel der beanspruchten Entität gehört. Der Zusammenhang: Sie benötigen ein Zertifikat, um zu überprüfen, ob der öffentliche Schlüssel, mit dem Sie eine Signatur prüfen, dem beanspruchten Unterzeichner gehört. Ohne Zertifikat beweist eine gültige Signatur lediglich, dass sie von jemandem mit Zugriff auf einen bestimmten privaten Schlüssel erstellt wurde, nicht aber, wer diese Person oder Organisation ist.

Was ist eine digitale Signatur?

Der Begriff digitale Signatur setzt sich aus zwei Elementen zusammen: digital und Signatur. Das Verständnis beider Elemente verdeutlicht das Gesamtkonzept.

• Was ist mit digital gemeint?

  Digital bezeichnet elektronische Technologien, die Daten binär erzeugen, speichern und verarbeiten: Positive Zustände werden durch 1, nicht-positive Zustände durch 0 dargestellt. Daten werden als Folge von Nullen und Einsen ausgedrückt und digital übertragen oder gespeichert. Ein digitales Objekt, beispielsweise eine Signatur, existiert als spezifisches Bitmuster, das mathematisch verifiziert werden kann.

• Was ist eine Signatur?

  Eine Unterschrift belegt, dass ein Dokument von einer bestimmten Person genehmigt oder erstellt wurde. Sie bestätigt dem Empfänger die Echtheit des Dokuments. Die Unterschrift auf einem Dokument signalisiert die Authentizität sowohl des Dokuments als auch der Quelle. Eine digitale Signatur erfüllt dieselbe Funktion elektronisch, bietet aber zusätzlich die kryptografisch verifizierbare Eigenschaft, die nicht auf visueller Erkennung beruht.

Beispiel: Wenn X eine Nachricht an Y sendet, möchte Y sicherstellen, dass die Nachricht tatsächlich von X und nicht von einem Dritten oder einem Angreifer Z stammt. Y kann X bitten, die Nachricht elektronisch zu signieren. Die Identität von X wird durch diese elektronische Signatur , die als digitale Signatur bezeichnet wird, nachgewiesen. Ohne das zugehörige Zertifikat hätte Y keine Möglichkeit zu überprüfen, ob der zur Überprüfung der Signatur verwendete öffentliche Schlüssel tatsächlich X und nicht Z gehört.

Merkmale einer digitalen Signatur

1. Nachrichtenintegrität

   Die Integrität der Nachricht wird durch die Verwendung einer Hash-Funktion im Signier- und Verifizierungsprozess gewährleistet. Die Hash-Funktion erzeugt einen Hashwert fester Länge, der den Nachrichteninhalt beschreibt. Jede noch so kleine Änderung an der Nachricht führt zu einem völlig anderen Hashwert. Berechnet der Verifizierer den Hashwert der empfangenen Nachricht neu und vergleicht ihn mit dem aus der Signatur abgeleiteten Hashwert, deutet jede Abweichung auf eine Manipulation hin.

2. Nachrichtenauthentifizierung

   Die Verifizierung erfolgt mithilfe des öffentlichen Schlüssels des Absenders. Wenn X eine signierte Nachricht an Y sendet, verwendet Y den öffentlichen Schlüssel von X, um die Signatur zu überprüfen. Der öffentliche Schlüssel kann nur eine Signatur erfolgreich verifizieren, die mit dem zugehörigen privaten Schlüssel von X erzeugt wurde; der private Schlüssel von Z würde eine andere Signatur erzeugen, deren Verifizierung mit dem öffentlichen Schlüssel von X fehlschlagen würde. Dadurch wird sichergestellt, dass die Signatur die Quelle der Nachricht authentifiziert.

3. Nicht-Zurückweisung

   Nichtabstreitbarkeit garantiert, dass der Absender einer Nachricht zuvor gesendete Nachrichten, Zusagen oder Handlungen nicht leugnen kann. Da nur der Inhaber des privaten Schlüssels eine gültige Signatur erstellen kann, kann der Unterzeichner im Nachhinein nicht glaubhaft behaupten, das Dokument nicht unterzeichnet zu haben. Diese Eigenschaft verleiht digitalen Signaturen Rechtskraft als Beweis für Zustimmung, Autorisierung oder Genehmigung.

Was ist ein digitales Zertifikat?

Ein digitales Zertifikat ist ein strukturiertes elektronisches Dokument, das von einer vertrauenswürdigen Zertifizierungsstelle (CA) ausgestellt wird und einen öffentlichen Schlüssel mit einer verifizierten Identität verknüpft. Das Zertifikat enthält den öffentlichen Schlüssel des Inhabers, dessen Identitätsinformationen, Metadaten wie Seriennummer, Gültigkeitsdauer und zulässige Verwendungszwecke sowie die digitale Signatur der CA, die die Authentizität der Verknüpfung bestätigt. Ein digitales Zertifikat garantiert, dass der darin enthaltene öffentliche Schlüssel dem SSL-Anforderer bzw. der Organisation gehört, an die es ausgestellt wurde.

Ein digitales Zertifikat enthält den öffentlichen Schlüssel; der zugehörige private Schlüssel wird ausschließlich vom Zertifikatsinhaber verwaltet und ist niemals Bestandteil des Zertifikats. Eine mit dem öffentlichen Schlüssel verschlüsselte Nachricht kann nur mit dem mathematisch verknüpften privaten Schlüssel entschlüsselt werden. Ein von einer Zertifizierungsstelle (CA) ausgestelltes Zertifikat enthält: den Verschlüsselungsalgorithmus, die digitale Signatur der CA, die Seriennummer, das Ablaufdatum und den Namen des Zertifikatsinhabers.

Der Zertifikatsausstellungsprozess beginnt mit der Einreichung eines Zertifikatsignierungsantrags (CSR), der den öffentlichen Schlüssel und die Identitätsinformationen des Antragstellers enthält. Die Zertifizierungsstelle (CA) überprüft die Domaininhaberschaft und, bei organisationsvalidierten Zertifikaten, die Handelsregisterauszüge. Nach erfolgreicher Überprüfung stellt die CA ein mit ihrem privaten Schlüssel signiertes digitales Zertifikat aus und sendet es dem Antragsteller zur Installation auf dem Server oder zur Verwendung in Signaturvorgängen zurück.

Wer kann ein digitales Zertifikat ausstellen?

Die Ausstellung digitaler Zertifikate obliegt Zertifizierungsstellen (CAs) . CAs versehen Zertifikate mit ihren eigenen digitalen Signaturen, um die Legitimität und die verifizierte Identität des Antragstellers zu belegen. Die Überprüfung der Domainkontrolle ist eine Kernaufgabe von CAs: Bei einem TLS-Zertifikat muss die CA bestätigen, dass der Antragsteller die zu zertifizierende Domain kontrolliert. Bei Codesignatur- und EV-Zertifikaten überprüft die CA zusätzlich die rechtliche Existenz und die physische Adresse der Organisation. Zertifizierungsstellen sind unerlässlich für das Funktionieren der Public-Key-Infrastruktur und das Vertrauensmodell des Internets.

Vorteile digitaler Zertifikate

Digitale Zertifikate spielen eine wichtige Rolle im Bereich der Cybersicherheit. Zu den wichtigsten Vorteilen digitaler Zertifikate gehören:

1. Datensicherheit, Vertraulichkeit und Integrität durch Verschlüsselung

   Digitale Zertifikate ermöglichen die Verschlüsselung von Daten während der Übertragung. SSL/TLS-Zertifikate gewährleisten, dass Daten, die zwischen Webservern und Browsern übertragen werden, von Angreifern entlang des Netzwerkpfads nicht lesbar abgefangen werden können. Digitale Zertifikate tragen außerdem zur Wahrung der Datenintegrität bei, indem sie die Erkennung von Datenmanipulationen während der Übertragung ermöglichen. Darüber hinaus ermöglichen sie die private Kommunikation zwischen Teilnehmern über ein öffentliches Netzwerk, indem sie den für den Schlüsselaustausch benötigten öffentlichen Schlüssel bereitstellen.

2. Authentizität und Identifikation

   Digitale Zertifikate spielen eine zentrale Rolle im Kampf gegen betrügerische Websites und Server-Imitation. Sie ermöglichen es den Prüfstellen, die Echtheit von Websites, Servern und Einzelpersonen zu bestätigen. Zertifizierungsstellen untersuchen den Antragsteller, bevor sie ein Zertifikat ausstellen, und die Zertifikatsdetails bestätigen die Legitimität der betreffenden Person oder Organisation. Dies ist besonders wichtig im Zeitalter weit verbreiteter Phishing-Angriffe, bei denen betrügerische Websites genutzt werden, um sich als legitime Dienste auszugeben.

3. Skalierbarkeit

   Digitale Zertifikate wie SSL/TLS-Zertifikate bieten gleichbleibende Verschlüsselungsstärke unabhängig von der Unternehmensgröße. Zertifikate lassen sich programmatisch ausstellen, widerrufen und erneuern, wodurch ein automatisiertes Zertifikatslebenszyklusmanagement für Tausende oder Millionen von Endpunkten ermöglicht wird. Für Unternehmen, die Zertifikate im Enterprise-Maßstab verwalten, empfehlen wir CertSecure Manager.

4. Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz

   Vertrauenswürdige Zertifizierungsstellen prüfen jeden Antragsteller gründlich, bevor sie Zertifikate ausstellen. Das Vorhandensein eines gültigen Zertifikats einer vertrauenswürdigen Zertifizierungsstelle gewährleistet somit, dass der Zertifikatsinhaber zumindest eine grundlegende Identitätsprüfung bestanden hat. Digitale Zertifikate bieten zudem die notwendige Verschlüsselungsstärke zu einem erschwinglichen Preis für Unternehmen jeder Größe.

5. Öffentliches Vertrauen

   Website-Besucher achten zunehmend auf Sicherheitsindikatoren und zögern immer mehr, mit Websites ohne gültige Zertifikate zu interagieren. Ein gültiges TLS-Zertifikat einer öffentlich vertrauenswürdigen Zertifizierungsstelle (CA) signalisiert, dass die Identität der Website verifiziert wurde und die Kommunikation verschlüsselt erfolgt. Browser unterscheiden immer häufiger zwischen verifizierten und nicht verifizierten Entitäten, wodurch digitale Zertifikate zu einem wichtigen Bestandteil des Nutzervertrauens und der Glaubwürdigkeit von Unternehmen werden.

Digitales Zertifikat vs. digitale Signatur: Der vollständige Vergleich

Der grundlegende Unterschied besteht darin, dass ein digitales Zertifikat eine digitale Signatur an eine Identität anhängt, während eine digitale Signatur die Sicherheit und Authentizität der Daten ab dem Zeitpunkt ihrer Übermittlung gewährleistet. Digitale Zertifikate dienen der Bestätigung der Identität des Absenders; digitale Signaturen dienen der Bestätigung der gesendeten Daten.

Ein digitales Zertifikat ist eine Sammlung elektronischer Nachweise, die von einer vertrauenswürdigen Zertifizierungsstelle ausgestellt und mit digitalen Nachrichten und Kommunikationsvorgängen verknüpft werden, um die Legitimität des Absenders, Servers oder Geräts mithilfe von PKI zu bestätigen. Eine digitale Signatur ist ein Hash-Verfahren, das die Identität von Nutzern verifiziert und die Datenauthentizität durch eine numerische Zeichenkette sicherstellt, die aus dem Nachrichteninhalt und dem privaten Schlüssel des Unterzeichners abgeleitet wird. Mithilfe kryptografischer Schlüsseltechnologie wird eine digitale Signatur an eine E-Mail, ein Dokument oder eine Software angehängt. Derselbe Hash-Algorithmus wird vom Prüfer verwendet, um die Signatur beim Empfang zu überprüfen.

Digitale Unterschrift	Digitales Zertifikat
Es bestätigt die Echtheit und Integrität des Dokuments.	Es bestätigt die Legitimität und Identität des Inhabers eines Online-Mediums oder einer Online-Organisation.
Eine autorisierte Stelle stellt einem bestimmten Individuum oder einer bestimmten Organisation einen Signaturschlüssel aus; die Signatur wird von diesem Schlüsselinhaber erstellt.	Sie wird ausgestellt, nachdem die Zertifizierungsstelle die Identität und, bei höheren Sicherheitsstufen, die Gewerbeanmeldung des Antragstellers überprüft hat.
Es garantiert die Nichtabstreitbarkeit: Der Unterzeichner des Dokuments kann nicht glaubhaft bestreiten, es unterzeichnet zu haben.	Es gewährleistet die verifizierte Identität der am Informationsaustausch beteiligten Parteien und ermöglicht vertrauensvolle Entscheidungen durch die Überprüfung der Parteien.
Es wird mithilfe eines Signaturalgorithmus wie RSA, ECDSA oder einem NIST-standardisierten PQC-Algorithmus (ML-DSA für quantenresistente Signaturen) erzeugt.	Es basiert auf den Prinzipien der Public-Key-Kryptographiestandards, einschließlich des X.509-Formats und der PKI-Governance.
Auf das Dokument wird eine mathematische Hash-Funktion angewendet, um den zu signierenden Wert zu erzeugen.	Es enthält den öffentlichen Schlüssel und die Identitätsinformationen des Subjekts, die von der ausstellenden Zertifizierungsstelle verifiziert und signiert wurden.
Es dient dazu, Dokumentenfälschung zu verhindern, Software zu authentifizieren und die Nichtabstreitbarkeit von Transaktionen und Vereinbarungen sicherzustellen.	Es wird in TLS, Codesignierung, E-Mail-Sicherheit und Online-Transaktionen verwendet, um die Vertrauenswürdigkeit des Absenders und der Daten zu gewährleisten.
Es wird aus einem privaten Schlüssel erzeugt, den nur der Unterzeichner besitzt; die Verifizierung erfolgt mithilfe des entsprechenden öffentlichen Schlüssels aus dem Zertifikat des Unterzeichners.	Sie dient als überprüfbare Verbindung zwischen einem öffentlichen Schlüssel und der Identität der Entität, die den entsprechenden privaten Schlüssel besitzt.
Es garantiert, dass sowohl Absender als auch Empfänger mit demselben unveränderten Dokument bzw. denselben unveränderten Daten arbeiten.	Es erhöht das Vertrauen zwischen den Kommunikationspartnern, indem es dem Zertifikatsinhaber eine von einer Zertifizierungsstelle verifizierte Identitätsbestätigung bietet.

Fazit

Digitale Signaturen und digitale Zertifikate sind wesentliche Bestandteile der Sicherheitsarchitektur, die vertrauenswürdige digitale Kommunikation ermöglicht. Digitale Signaturen gewährleisten Integrität, Authentifizierung und Nichtabstreitbarkeit der Daten. Digitale Zertifikate bieten eine verifizierte Identitätsbindung, die die Signaturen für Dritte vertrauenswürdig macht. In einem realen Vertrauensmodell funktionieren beide Technologien nur in Verbindung miteinander. Jedes Mal, wenn Sie eine Website mit einem Schlosssymbol besuchen, eine signierte E-Mail erhalten, signierte Software installieren oder einen digital signierten Vertrag unterzeichnen, kommen beide Technologien gleichzeitig zum Einsatz. Encryption Consulting bietet PKI-Services an, darunter Zertifikatslebenszyklusmanagement mit CertSecure Manager und Codesignierungsinfrastruktur mit CodeSign Secure . Das vollständige PKI-Framework finden Sie unter PKI-Services.

Häufig gestellte Fragen

Worin besteht der Unterschied zwischen einer digitalen Signatur und einem digitalen Zertifikat?

Eine digitale Signatur ist ein kryptografischer Wert, der durch Hashing eines Dokuments und anschließende Verschlüsselung des Hashwerts mit einem privaten Schlüssel erzeugt wird. Sie beweist Integrität, Authentizität und Nichtabstreitbarkeit. Ein digitales Zertifikat ist ein von einer Zertifizierungsstelle ausgestelltes Dokument, das einen öffentlichen Schlüssel mit einer verifizierten Identität verknüpft und es den Prüfern ermöglicht, zu bestätigen, dass der öffentliche Schlüssel der beanspruchten Entität gehört. Zertifikate machen Signaturen für Dritte vertrauenswürdig, die den Unterzeichner noch nicht kennen.

Wer kann ein digitales Zertifikat ausstellen?

Digitale Zertifikate werden von Zertifizierungsstellen (CAs) ausgestellt. Eine CA überprüft die Identität des Antragstellers und fügt dem Zertifikat ihre eigene Signatur als Nachweis dieser Überprüfung hinzu. Für öffentlich vertrauenswürdige Zertifikate muss die CA von den wichtigsten Vertrauensspeichern der Betriebssystem- und Browserhersteller als vertrauenswürdig eingestuft sein. Der Prozess beginnt mit einem Zertifikatsanforderungsschlüssel (CSR), der den öffentlichen Schlüssel und die Identitätsinformationen enthält. Die CA überprüft die Identität und die Inhaberschaft der Domain und stellt anschließend das signierte Zertifikat aus.

Welche drei Sicherheitseigenschaften bietet eine digitale Signatur?

Digitale Signaturen bieten: (1) Nachrichtenintegrität: Jede Änderung des signierten Inhalts führt zum Fehlschlagen der Überprüfung; (2) Nachrichtenauthentifizierung: Die Überprüfung bestätigt, dass der spezifische private Schlüssel, der dem vorgelegten öffentlichen Schlüssel entspricht, zur Erstellung der Signatur verwendet wurde; und (3) Nichtabstreitbarkeit: Der Unterzeichner kann nicht glaubhaft abstreiten, die Signatur erstellt zu haben, da nur der Inhaber des privaten Schlüssels sie hätte erstellen können.

Kann eine digitale Signatur ohne ein digitales Zertifikat existieren?

Mathematisch lässt sich eine digitale Signatur mit jedem privaten Schlüssel ohne Zertifikat erstellen. Damit diese Signatur jedoch von Dritten als vertrauenswürdig eingestuft wird, ist ein Zertifikat erforderlich. Ohne Zertifikat kann die prüfende Partei nicht bestätigen, dass der verwendete öffentliche Schlüssel tatsächlich dem angegebenen Unterzeichner und nicht einem Betrüger gehört. Alle praktischen Anwendungsfälle vertrauenswürdiger digitaler Signaturen beinhalten daher eine Zertifikatskette zur Identitätsprüfung.

Was hat PKI mit digitalen Signaturen und digitalen Zertifikaten zu tun?

PKI ist das System aus Richtlinien, Verfahren, Hardware, Software und Institutionen, das für die Erstellung, Verwaltung, Verteilung, Nutzung, Speicherung und den Widerruf digitaler Zertifikate erforderlich ist. PKI gewährleistet die Vertrauenswürdigkeit digitaler Signaturen in großem Umfang durch: Zertifizierungsstellen (CAs), die Identitäten überprüfen und Zertifikate ausstellen; eine Vertrauenskette, die es jeder Partei ermöglicht, die Rückverfolgbarkeit eines Zertifikats zu einer vertrauenswürdigen Stammzertifizierungsstelle zu überprüfen; und Zertifikatswiderrufsmechanismen (CRL und OCSP), die es Parteien ermöglichen, die Gültigkeit eines Zertifikats zu bestätigen, bevor sie einer Signatur vertrauen.