Was ist der Unterschied zwischen Verschlüsselung und Signierung? Warum sollten Sie digitale Signaturen verwenden?

Verschlüsselung und digitale Signatur sind zwei unterschiedliche kryptografische Verfahren. Verschlüsselung schützt die Vertraulichkeit: Sie verschlüsselt Daten, sodass nur der beabsichtigte Empfänger sie lesen kann. Signatur schützt Authentizität und Integrität: Sie beweist, wer die Daten gesendet hat und dass diese nicht verändert wurden, und gewährleistet die Nichtabstreitbarkeit. Verschlüsselung hält Daten geheim; Signatur beweist den Absender. Beide Verfahren werden häufig zusammen verwendet.

Verschlüsselung und digitale Signatur lösen unterschiedliche Probleme. Verschlüsselung schützt Daten vor neugierigen Blicken, indem sie diese so verschlüsselt, dass nur der beabsichtigte Empfänger sie lesen kann. Digitale Signaturen hingegen verbergen keine Daten; sie beweisen deren Authentizität und Integrität, bestätigen den Absender und die Unveränderlichkeit und gewährleisten die Nichtabstreitbarkeit. Kurz gesagt: Verschlüsselung schützt die Vertraulichkeit, Signatur beweist die Herkunft, und zusammen decken sie alle Hauptziele der Kryptographie ab.

Wichtige Erkenntnisse

• Verschlüsselung gewährleistet Vertraulichkeit; digitale Signaturen gewährleisten Authentizität, Integrität und Nichtabstreitbarkeit.
• Um die Vertraulichkeit zu gewährleisten, verschlüsseln Sie mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers, und nur dieser kann die Daten mit seinem privaten Schlüssel entschlüsseln.
• Zum Signieren wird die Nachricht gehasht und dieser Hash mit dem privaten Schlüssel transformiert; jeder kann ihn mit dem öffentlichen Schlüssel überprüfen.
• Signieren allein schützt Daten nicht vor Geheimhaltung, und Verschlüsselung allein beweist nicht, wer die Daten gesendet hat. Deshalb werden sie oft zusammen verwendet.
• Zusammen erfüllen Verschlüsselung und Signierung alle vier Ziele der Kryptographie: Vertraulichkeit, Integrität, Authentizität und Nichtabstreitbarkeit.

Was ist Verschlüsselung?

Verschlüsselung wandelt lesbaren Klartext mithilfe eines Algorithmus und eines Schlüssels in verschlüsselten Geheimtext um , sodass jeder ohne den Schlüssel nur unlesbare Daten sieht. Ihr Zweck ist die Vertraulichkeit : Daten sollen vor allen außer dem beabsichtigten Empfänger geheim gehalten werden. Es gibt zwei Arten der Verschlüsselung. Symmetrische Verschlüsselung verwendet einen gemeinsamen Schlüssel für Ver- und Entschlüsselung (schnell, geeignet für große Datenmengen). Asymmetrische Verschlüsselung verwendet ein öffentliches und ein privates Schlüsselpaar. Um die Vertraulichkeit bei asymmetrischer Verschlüsselung zu gewährleisten, ist es ratsam, mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers zu verschlüsseln , da nur der Inhaber des zugehörigen privaten Schlüssels – also der beabsichtigte Empfänger – die Daten entschlüsseln und lesen kann.

Was ist digitale Signatur?

Die digitale Signatur bewirkt das Gegenteil von Verschlüsselung: Anstatt Daten zu verbergen, beweist sie, wer sie erstellt hat und dass sie nicht verändert wurden. Sie hält die Daten nicht unbedingt geheim. Die Signatur verwendet das Schlüsselpaar des Absenders und funktioniert folgendermaßen:

1. Hash die Nachricht: Der Absender leitet die Nachricht durch eine Hash-Funktion (wie z. B. SHA-256) um einen Digest fester Größe, einen Fingerabdruck der Nachricht, zu erzeugen.
2. Mit dem privaten Schlüssel signieren: Der Absender transformiert diesen Hash mit seinem privaten Schlüssel, um den Hash zu erzeugen. Digitale Unterschrift, die zusammen mit der Nachricht gesendet wird.
3. Mit dem öffentlichen Schlüssel verifizieren: Der Empfänger berechnet unabhängig einen Hashwert der empfangenen Nachricht und überprüft die Signatur mithilfe des öffentlichen Schlüssels des Absenders. Ist die Signatur gültig und stimmen die beiden Hashwerte überein, ist die Nachricht authentisch und unverändert.

Da nur der Absender seinen privaten Schlüssel besitzt, beweist eine gültige Signatur, dass die Nachricht von ihm stammt (Authentizität) und dass sie während der Übertragung nicht verändert wurde (Integrität). Sie gewährleistet zudem die Nichtabstreitbarkeit: Der Absender kann die Signatur später nicht mehr leugnen. Die Schlüsselverwendung ist das Gegenteil der Verschlüsselung: Man signiert mit dem eigenen privaten Schlüssel, während man mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers verschlüsselt.

Verschlüsselung vs. Signierung: Ein direkter Vergleich

Die beiden Operationen sind leicht zu verwechseln, da beide Schlüssel und kryptografische Algorithmen verwenden, ihre Ziele und die Verwendung der Schlüssel jedoch gegensätzlich sind:

Aspekt	Verschlüsselung	Digitales Signieren
Hauptziel	Vertraulichkeit (Daten geheim halten)	Authentizität, Integrität, Nichtabstreitbarkeit
Was es schützt	Der Inhalt der Daten	Ursprung und Integrität der Daten
Werden dadurch Daten verborgen?	Ja, die Daten werden unlesbar.	Nein, die Daten bleiben lesbar.
Verwendeter Schlüssel (asymmetrisch)	Mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers verschlüsseln	Signieren Sie mit dem privaten Schlüssel des Absenders.
Wer kehrt es um?	Der Empfänger entschlüsselt mit seinem privaten Schlüssel	Jeder kann die Echtheit mit dem öffentlichen Schlüssel des Absenders überprüfen.
Verwendet es Hashing?	Nein	Ja, die Nachricht wird gehasht, und anschließend wird der Hash signiert.
Beantwortet die Frage	Kann das sonst noch jemand lesen?	Wer hat das geschickt, und wurde es verändert?

Warum digitale Signaturen verwenden?
Digitale Signaturen sind wichtig, weil Verschlüsselung allein nicht feststellen kann, wer eine Nachricht gesendet hat oder ob sie manipuliert wurde. Signaturen bieten genau diese Sicherheit und sind der Grund, warum man unterschreiben sollte.
AUTHENTIZITÄT: Eine gültige Signatur beweist, dass die Nachricht oder das Dokument tatsächlich vom angegebenen Absender stammt, da nur dieser den privaten Schlüssel besitzt.
INTEGRITÄT: Wenn sich auch nur ein Bit der signierten Daten ändert, ist die Signatur nicht mehr gültig, sodass jede Manipulation sofort erkannt wird.
Nichtabstreitbarkeit: Da die Signatur nur mit dem privaten Schlüssel des Absenders erstellt werden kann, kann der Absender später nicht abstreiten, die Daten gesendet oder genehmigt zu haben. Dies ist unerlässlich für Verträge, Rechtsdokumente und Finanztransaktionen.
VERTRAUEN UND KONFORMITÄT: Signaturen bilden die Grundlage für die Software-Codesignierung, sichere E-Mails, digitale Zertifikate und viele regulatorische Anforderungen und ermöglichen es den Empfängern, Daten auch ohne vorherige Beziehung zu vertrauen.

Gemeinsame Verwendung von Verschlüsselung und Signatur

Da Verschlüsselung und Signatur unterschiedliche Dinge schützen, werden für sensible Kommunikationen häufig beide Verfahren eingesetzt. Durch die gleichzeitige Verschlüsselung und Signatur einer Nachricht werden alle vier Ziele der Kryptografie erfüllt: Vertraulichkeit und Integrität durch die Verschlüsselung (nur der Empfänger kann die Nachricht lesen) sowie Authentizität und Nichtabstreitbarkeit durch die Signatur (der Empfänger weiß, wer die Nachricht gesendet hat und dass sie unverändert ist). Diese Kombination bildet die Grundlage für sichere E-Mail-Standards (wie S/MIME und PGP), TLS und signierte und verschlüsselte Dokumente und ist oft erforderlich, um Standards wie FIPS und DSGVO zu erfüllen . Als Faustregel gilt: Signieren Sie mit Ihrem privaten Schlüssel und verschlüsseln Sie mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers.

Gängige Verschlüsselungs- und Signaturalgorithmen

Für jede Aufgabe werden unterschiedliche Algorithmen verwendet (einige Algorithmen, wie z. B. RSA, können beides):

• Symmetrische Verschlüsselung: AES ist der moderne Standard. Ältere Systeme wie DES, RC4 und (in geringerem Umfang) Blowfish und Twofish kommen auch vor, wobei DES und RC4 fehlerhaft sind und nicht mehr verwendet werden sollten.
• Asymmetrische Verschlüsselung/Schlüsselaustausch: RSA, Elliptische-Kurven-Kryptographie (ECC) und Diffie-Hellman (für den Schlüsselaustausch). RSA und ECC Sowohl Verschlüsselung als auch Signierung können übernommen werden.
• Digitale Signaturen: RSA, ECDSA und EdDSA sind die gängigen modernen Signaturalgorithmen. DSA ist älter und wird heute kaum noch verwendet. Die Post-Quanten-Signaturstandards ML-DSA und SLH-DSA sind aufkommende Ersatzstoffe.

Wie Verschlüsselungsberatung hilft

Die korrekte Verwendung von Verschlüsselung und Signaturverfahren mit den richtigen Algorithmen, der korrekten Schlüsselverwendung und einem soliden Schlüsselmanagement ist zentral für eine starke Sicherheitsarchitektur. Die Encryption Advisory Services von Encryption Consulting analysieren die Nutzung von Verschlüsselung und digitalen Signaturen in Ihrer Umgebung, beheben Fehlkonfigurationen und entwickeln konforme Implementierungen gemäß Standards wie NIST, FIPS und DSGVO. Speziell für digitale Signaturen bietet unsere Plattform CodeSign Secure die sichere Sicherung von Signaturschlüsseln und die Automatisierung der Codesignierung in Ihren gesamten Prozesspipelines – inklusive Zertifikatsverwaltung, Zeitstempelung und Audit-Trails. Unsere Lösungen basieren auf ISO/IEC 27001:2022- und SOC 2-zertifizierten Verfahren.

Häufig gestellte Fragen

Worin besteht der Unterschied zwischen Verschlüsselung und Signierung?

Verschlüsselung und digitale Signatur sind unterschiedliche kryptografische Operationen. Verschlüsselung schützt die Vertraulichkeit: Daten werden in einen unlesbaren Geheimtext umgewandelt, sodass nur der beabsichtigte Empfänger sie lesen kann. Digitale Signaturen schützen Authentizität und Integrität: Sie verbergen die Daten nicht, sondern beweisen den Absender, die Unveränderlichkeit und gewährleisten die Nichtabstreitbarkeit. Auch die Schlüsselverwendung ist umgekehrt: Verschlüsseln wird mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers, signieren hingegen mit dem eigenen privaten Schlüssel. Oft werden beide Verfahren kombiniert, um alle Anforderungen zu erfüllen.

Warum sollte man digitale Signaturen verwenden?

Digitale Signaturen sind wichtig, da Verschlüsselung allein nicht feststellen kann, wer eine Nachricht gesendet hat oder ob sie manipuliert wurde. Eine digitale Signatur beweist Authentizität (sie stammt tatsächlich vom angegebenen Absender, der allein den privaten Schlüssel besitzt), Integrität (jede Änderung macht die Signatur ungültig) und Nichtabstreitbarkeit (der Absender kann die Signatur später nicht abstreiten). Dies ist unerlässlich für Verträge, Rechts- und Finanztransaktionen, sichere E-Mails, die Signierung von Softwarecode und digitale Zertifikate, da die Empfänger der Herkunft und Integrität der Daten vertrauen müssen.

Wie funktioniert die digitale Signatur?

Zum Signieren berechnet der Absender den Hashwert der Nachricht mithilfe einer Hash-Funktion wie SHA-256, um einen Hashwert fester Länge zu erzeugen. Anschließend transformiert er diesen Hashwert mit seinem privaten Schlüssel, um die Signatur zu erstellen, die zusammen mit der Nachricht übertragen wird. Zur Verifizierung berechnet der Empfänger den Hashwert der empfangenen Nachricht und überprüft die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel des Absenders. Ist die Signatur gültig und stimmen die beiden Hashwerte überein, ist die Nachricht authentisch und unverändert. Nur der private Schlüssel des Absenders kann eine gültige Signatur erzeugen.

Welcher Schlüssel wird für die Verschlüsselung bzw. für die Signierung verwendet?

Die Schlüsselverwendung ist bei den beiden Operationen entgegengesetzt. Bei der vertraulichen Verschlüsselung mit einem asymmetrischen Schlüsselpaar verschlüsseln Sie mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers, und nur dieser kann mit seinem privaten Schlüssel entschlüsseln. Beim Signieren signieren Sie mit Ihrem eigenen privaten Schlüssel, und jeder kann die Signatur mit Ihrem öffentlichen Schlüssel überprüfen. Eine einfache Eselsbrücke: Verschlüsseln Sie mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers, signieren Sie mit Ihrem eigenen privaten Schlüssel.

Verschlüsselt eine digitale Signatur die Daten?

Nein. Eine digitale Signatur verschlüsselt oder verbirgt die Daten nicht; die signierten Daten bleiben lesbar. Die Signatur beweist lediglich, wer die Daten erstellt hat und dass sie nicht verändert wurden. Wenn die Daten zusätzlich geheim gehalten werden sollen, müssen sie auch verschlüsselt werden. Deshalb werden sensible Nachrichten oft sowohl signiert als auch verschlüsselt: Die Signatur gewährleistet Authentizität, Integrität und Nichtabstreitbarkeit, während die Verschlüsselung Vertraulichkeit sicherstellt. Die beiden Vorgänge ergänzen sich, sind aber nicht austauschbar.

Kann man Verschlüsselung und Signatur gleichzeitig verwenden?

Ja, und bei sensiblen Mitteilungen ist dies gängige Praxis. Die Signierung mit dem privaten Schlüssel und die Verschlüsselung mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers erfüllen alle vier Ziele der Kryptografie: Vertraulichkeit und Integrität durch die Verschlüsselung sowie Authentizität und Nichtabstreitbarkeit durch die Signatur. Sichere E-Mail-Standards wie S/MIME und PGP, TLS und signierte und verschlüsselte Dokumente basieren auf dieser Kombination, die häufig zur Einhaltung von Compliance-Standards wie FIPS und DSGVO erforderlich ist.

Die richtige Verschlüsselung und Signatur einrichten

Die korrekte Verwendung von Schlüsseln und ein sicheres Schlüsselmanagement entscheiden über echte Sicherheit und ein trügerisches Sicherheitsgefühl. Nutzen Sie die Verschlüsselungsberatungsdienste von Encryption Consulting und CodeSign Secure, um Verschlüsselung und digitale Signaturen unternehmensweit korrekt zu implementieren.