Hash, Verschlüsselung und digitale Signatur: der Unterschied

Drei Fragen an dieselbe Datei

Eine Datei kann unverändert angekommen sein und trotzdem aus einer unbekannten Quelle stammen. Sie kann von einer bekannten Person signiert sein und trotzdem einen Irrtum enthalten. Sie kann vertraulich verschlüsselt sein und später wegen eines verlorenen Schlüssels unbrauchbar werden.

Deshalb beginne ich bei der Aufgabe. Soll eine Änderung auffallen? Soll jemand den Inhalt nicht lesen können? Oder soll sich prüfen lassen, welcher Schlüssel für eine Erklärung zu genau diesen Daten verwendet wurde? Ein einzelner Begriff wie „geschützt“ beantwortet diese Fragen noch nicht.

Hash: die Referenz gehört zur Prüfung

Ein kryptografischer Hash erzeugt einen Wert fester Länge. Beim Dateivergleich berechnet man ihn für den erhaltenen Stand erneut. Was die Übereinstimmung bedeutet, hängt auch davon ab, wie der erwartete Wert beschafft wurde. Eine Prüfsumme neben einer fremden Datei macht die Quelle nicht vertrauenswürdig. NIST: Secure Hash Standard

Für eine interne Übergabe würde ich deshalb Datum, Dateiversion und Herkunft des Referenzwerts gemeinsam festhalten. Das muss nicht aufwendig sein: Eine bereits vertrauenswürdig übermittelte Bestätigung kann einen anderen Aussagewert haben als ein namenloser Download. Wie der Hash selbst entsteht, erklärt der SHA-256-Leitfaden.

Verschlüsselung: die Schlüssel gehören zum Entwurf

Verschlüsselung soll den Inhalt für Personen ohne passenden Schlüssel unlesbar machen. AES ist eine standardisierte symmetrische Blockchiffre. Bei AES-256 bezeichnet die Zahl die Schlüssellänge; bei SHA-256 bezeichnet sie die Hashlänge. Die ähnliche Schreibweise macht daraus keine austauschbaren Verfahren. NIST: Advanced Encryption Standard

Im Betrieb reicht der Algorithmusname nicht. Das verwendete Format oder Protokoll, der Betriebsmodus, die Erzeugung und Aufbewahrung der Schlüssel sowie der Umgang mit Veränderungen gehören dazu. Authentifizierte Verschlüsselung verbindet Vertraulichkeit mit einer Integritätsprüfung. Dafür sind bewährte Bibliotheken und geeignete Verfahren sinnvoll; die Auswahl und Schlüsselverwaltung behandelt die OWASP-Empfehlung zur verschlüsselten Speicherung.

Bei einer Sicherung würde ich zusätzlich fragen: Ist der Schlüssel auch dann verfügbar, wenn das ursprüngliche Gerät ausfällt? Gibt es eine getrennte Wiederherstellungsmöglichkeit? Hat jemand die Sicherung tatsächlich wieder eingelesen? Ein verschlüsseltes Archiv ist zunächst eine Datei. Seine Brauchbarkeit für den Notfall zeigt sich beim Wiederherstellen.

Digitale Signatur: ein Schlüssel ist noch keine Person

Eine digitale Signatur wird mit einem privaten Schlüssel erzeugt und mit dem zugehörigen öffentlichen Schlüssel geprüft. Damit lässt sich eine Veränderung der signierten Daten erkennen und eine Zuordnung zum verwendeten Schlüssel prüfen. Für die Zuordnung zu einer Person oder Organisation braucht es zusätzlich Vertrauen in die Bindung zwischen Identität und öffentlichem Schlüssel. NIST: Digital Signature Standard

Ein frisch heruntergeladener öffentlicher Schlüssel wird nicht dadurch vertrauenswürdig, dass er neben dem signierten Dokument liegt. Außerdem kann ein kompromittierter privater Schlüssel gültig prüfbare Signaturen erzeugen. Schlüsselherkunft, Gültigkeit und gegebenenfalls Widerruf sind deshalb Teil des Ablaufs.

Die Signatur bestätigt auch keine inhaltliche Prüfung durch eine unabhängige Stelle. Wer eine falsche Zahl signiert, hat damit weiterhin eine falsche Zahl veröffentlicht. Hier geht es um die technische Unterscheidung der Verfahren, nicht um die rechtliche Wirkung einer bestimmten Signaturform.

Beispiel: ein Bericht aus einem KI-Arbeitsablauf

Das folgende Beispiel ist ein Entwurf, kein Bericht über eine gemessene Produkteigenschaft. Ein Agent erstellt einen Bericht, und ein Mensch soll über die Verwendung entscheiden. Die Datei erhält einen Hash, damit klar bleibt, welche Fassung geprüft wird. Vertrauliche Unterlagen liegen in einem dafür vorgesehenen geschützten Speicher. Eine Freigabe verweist auf die genaue Fassung und die befugte Person.

Jetzt lassen sich die Prüfungen auseinanderhalten: Die Hashprüfung betrifft die Datei. Der Zugriffsschutz betrifft ihre Leser. Die Freigabe betrifft eine Entscheidung. Die fachliche Prüfung betrifft Aussagen und Quellen. Keine dieser Ebenen ersetzt automatisch die andere.

Diese Trennung beschäftigt mich in der Entwicklung von Alpine-X und Orivane. Die jeweiligen Projektseiten beschreiben den Entwicklungsstand. Aus diesem Beispiel folgt keine zugesicherte Implementierung aller genannten Schritte.

Ein brauchbarer Satz für die Übergabe

Statt eine Datei nur als „sicher“ zu bezeichnen, würde ich konkret aufschreiben: welche Daten geprüft wurden, wer sie lesen darf, worauf eine Freigabe verweist und wie der richtige Stand wiederhergestellt werden kann. So wird eine technische Eigenschaft zu einer Aussage, mit der andere arbeiten können.