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Aus den Daten selbst wird eine Hashfunktion berechnet. Ursprünglich waren sie dazu da, Elemente oder Datensätze zu speichern und wieder zu finden.  Die Adressberechnung findet mittels einer Hashfunktion statt.

Schnell und einfach zu berechnen
Sie "streut" möglichst gut auf die Elemente der Zielmenge

Einwegfunktion:
Zu einem vorgegebenen Hash-Wert h ist es praktisch unmöglich eine Nachricht M zu finden, für die H(M) = h gilt

Schwache Kollisionsresistenz:
Zu einer vorgegebenen Nachricht M1 ist es praktisch unmöglich, eine Nachricht M2 nicht gleich M1 zu finden, für die H(M1) = H(M2) gilt.

Starke Kollisionsresistenz:
Es ist praktisch unmöglich, zwei verschiedene Nachrichten M1 und M2 zu finden, für die H(M1) = H(M2) gilt.

Praktisch unmöglich bedeutet, dass man mit allen Resourcen das Problem nicht in einer realistischen Zeit lösen kann.

Die Zielmenge muss ausreichend groß sein. (128 Bit werden noch als unsicher betrachtet)
Wertebereich sollte mindestens 160Bit haben. Damit werden Hashwerte aus dem Intervall 0 bis 2^160-1 zugelassen.

Jedes Bit der Nachricht M sollte in die Berechnung der Hashfunktion mit eingehen, sonst läßt sich die Nachricht sehr leicht wieder herleiten.

Maximale Nachrichtenlänge: 2^64 Bit
Hash-Wert Länge: 128Bit

Die Nachricht wird in 512Bit Blöcke zerlegt. Damit dies möglich ist wird die Nachricht am Ende immer mit folgendem Schema aufgefüllt (padding):
1. Es wird ein 1-Bit und dann soviele 0-Bits angehängt, dass die Nachrichtenlänge in Bits bei der Division durch 512 den Rest von 448 ergibt.
2. Die Länge der ursprünglichen Nachricht wird als Binärzahl der Länge 64Bit an die aufgefüllte Nachricht gehängt. Damit ist die Nachricht jetzt ein Vielfaches von 512Bit lang.

Dann wird ein mit fest vorgegebenen Werten 128Bit breiter Puffer initialisiert. Auf diesen Puffer wird nun die Komprimierungsfunktion F angewendet. Das Resultat von F ist 128Bit breiter Hash-Wert.

Nachrichtenlänge: 2^64
Hash-Wert Länge: 160Bit

SHA-1 ist ein standardisierter Hash-Algorithmus. Er ist ähnlich aufgebaut wie MD5. Die Funktion F unterscheidet sich aber zu MD5. Bei MD5 werden 4 Runden à 16Schritten durchgeführt, bei SHA-1 hingegen 4 Runden à 20Schritte. Es gibt verschiedene Varianten von SHA z.B. SHA-224, SHA-256, SHA-384 und SHA-512. Die Zahl am Ende sagt, wie groß der Hashwert ist. Man sollte SHA Varianten größer 220Bit verwendet um sicher zu sein.

Mit MAC kann nachgewiesen werden, dass die Nachricht während dem Transport nicht verändert wurde. Nicht aber, dass sie auch vom richtigen Empfänger kommt. Dafür gibt es digitale Signaturen.

Das Prinzip von MAC ist, dass sich Sender und Empfänger zunächst auf einen geheimen Schlüssel einigen. Die Idee ist nun, dass nicht die Nachricht selbst sondern auch die geheime Zusatzinformation in die Berechnung des MAC mit eingeht. Der Hashwert wird als vor der Übertragung als MAC nochmals verschlüsselt.
Der Sender könnte allerdings bestreiten, dass die Nachricht von ihm kommt, da ja der Empfänger ebenfalls den Schlüssel besitzt und somit MAC faken könnte

Eine Digitale Signatur unterscheidet sich letzlich vom MAC nur dadurch, dass das symmetricsche Verfahren, durch ein assymetrisches ersetzt wird. D.h. durch ein private, public Key Verfahren. Nur der Absender Verfügt über den private Key, d.h. nur er kann Verschlüsseln. Da es zuviel Rechenleistung erfordert wird nicht die ganze Nachricht Digital Signiert, sondern erst ein Hashwert der Nachricht erstellt und dann wird dieser Hashwert digital signiert. Der Empfänger der Nachricht besitzt ja den public Key und kann die Nachricht somit auf Echtheit und eindeutig auf den Absender überprüfen.

Digital Signatur Standard. Dieses Verfahren beruht auf dem public Key Verfahren von El-Gamal

Digital Signatur Algorithm, beispielsweise pgp oder gpg

Mit der asymmetrischen Verschlüsselung kann man sicher sein, dass die Nachricht nur vom Besitzer des privaten Schlüssel stammen kann.

Das Pendant zum Personalausweis:
Zusammenhang zur Person (Lichtbild, Besitz des Dokumentes selbst) und dem Namen wird sichergestellt.
Fälschungssicher
Vertrauenswürde Ausgabestelle (Einwohnermeldeamt)

Beim Zertifikat:
Es enthält wichtige Informationen über die Person
wird von einem Trust Center (Zertifizierungsstelle) mit deren privaten Key digital signiert.

Enthält folgende Daten:
Name des Inhabers (Adresse, Tel,...)
öffentlicher Schlüssel des Inhabers
Seriennummer
Gültigkeitsdauer
Name der Zertifizierungsstelle

Der Sender einer Nachricht schickt dem Empfänger folgende Dinge:

Die Nachricht selbst
Die digitale Signatur
Sein Zertifikat

Der Empfänger überprüft zunächst das Zertifikat mit dem öffentlichen Schlüssel der Zertifizierungsstelle.
Somit erhält der Empfänger den Namen und den public Key des Empfängers.
Mit diesem öffentlichen Schlüssel entschlüsselt der Empfänger die digitale Signatur des Empfängers. Nun kann der Empfänger die Nachricht auf Veränderungen überprüfen und validieren, ob die Nachricht auch vom richtigen Sender stammt.

Die Zertifizierungsstelle besitzt ebenfalls ein Zertifkat. Dieses wird von einer übergeordneten Zertifizierungsstelle erstellt. Somit entsteht eine Hierarchie von Zertifizierungsstellen. Der öffentliche Schlüssel der obersten Zertifizierungsstelle muss aber bekannt sein. Deswegen wird dieser beispielsweise in Großzeitungen, Fernsehen, Newsgroups.
Es wird aber nicht der 2048Bit langen Schlüssel zum Überprüfen bekannt gegeben, sondern man komprimiert den Schlüssel mit einem Hashverfahren und erhält einen digitalen Fingerabdruck des Schlüssels. Es wird nahezu unmöglich sein all diese Medien gleichzeitig zu fälschen.

Die Bundesnetzagentur (früher Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post (RegTP)).
Der öffentliche Schlüssel wird im Bundesanzeiger abgedruckt sowie im Internet veröffentlicht.

Es gibt Firmen, für die es wirtschaflicher ist, ihre Zertifikate selbst zu erstellen. Diese sind dann natürlich nicht mit dem Root-Zertifikat signiert.
Eine Bridge-CA signiert nun Zertifikate von CAs, die zwar nicht den Standards entsprechen, die dafür aber trotzdem bestimmte pragmatisch orientierte Standards erfüllen.

http://www.bridge-ca.org

Da, Länderübergreifend die Zertifizierungsstellen nicht unbedingt in die entwickelte Baumstruktur von Deutschland passt, wurden sog. Cross Zertifikate entwickelt. Dabei signieren zwei Zertifizierungsstellen ihren öffentlichen Schlüssel gegenseitig.

Um die Identität des Benutzers nachzuweisen kann unterschiedlich viel Aufwand betrieben werden.
Z.B. telefonischer Rückruf, Ausweis Kontrolle, ...

Nun gibt es Zertifikatsklassen nach der Stärke der Identitätsprüfung

Klasse 1:
ist die schwächste Form, hier wird nur die email Adresse gegen geprüft.

Klasse 2:
Hier wird außer email noch Telefonnummer, Ort, Straße geprüft, aber nur, ob Telefonnummer im Telefonbuch, bzw. Straße und Ort existieren.

Klasse 3:
Ist die höchste Stufe. Hier muss man entweder persönlich erscheinen oder einen glaubwürdigen Vertreter (z.B. Notar) kommen lassen. Es werden Ausweise und Rückfragen kontrolliert.

Weil es für den Angreifer einfacher ist, einen Schlüssel zu stehlen, als eine verschlüsselte Nachricht, ohne Kenntnis des Schlüssels zu knacken.

Man möchte die Möglichkeit haben, seinen Schlüssel im Falle des Verlustes sperren zu lassen. Außerdem möchte man noch abhörsicher kommunizieren können. Da, aber auch Verbrecher dann abhörischer kommunizieren könnten, gibt es Bestrebungen eine Key-Hinterlegung gesetzlich zu verlangen. (key escrow).
Deswegen wird der Key in zwei Hälften geteilt und jeweils bei einer staatlichen Agentur hinterlegt. Kommt es nun zu einem Verdachtsfall, werden auf richterliche Anordnung beide Hälften zusammengefügt und der private Schlüssel hergeleitet. Somit kann man die Kommunikation dann kontrollieren. Dies wird in den USA eingesetzt (Clipper Chip).

Entweder auf einer Chipkarte, so dass aber der Schlüssel die ChipKarte nicht verlässt. Da eine Chipkarte auch über einen Prozessor verfügt stellt das aber kein Problem da.
Die Chipkarte hat sich aber noch nicht durchgesetzt.

Deswegen gibt es eine weiter Möglichkeit und zwar das symmetrisch verschlüsselte Ablegen seines Schlüssels in Dateiform. Dieser Passwortsatz heißt "Passphrase".  Bevor der Benutzer ver- oder entschlüsseln kann, muss dieser seine Passphrase (symmetrischer Schlüssel) eingeben.
Diesen Schlüssel in Dateiform könnte man eigentlich immer auf einem USB-Stick mit sich herumtragen, weil der symmetrische Schlüssel ja nur der Benutzer selbst kennt.

Ist ein internationaler Standard für Syntax und Semantik von Zertifikaten. Es wird definiert, welche Verschlüsselungsalgorithmen in X.509 verwendet werden dürfen, sowie welche genaue Bezeichnung dieser Algorithmus hat. Z.B. 3DES anstelle von Triple-DES)

Ein zu speicherndes Element wird in eine Adresse umgerchnet. Die Zielmenge ist deutlich kleiner als die Ursprungsmenge. Da die Zielmenge deutlich kleiner als die Ursprungsmenge ist, müssen einige Elemente auf den gleichen Hashwert abgebildet werden (Kollision).
In der Kryptopgraphie benutzt man Hashfunktionen, um die Authentizität einer Nachricht zu prüfen. (kryptopgraphische Prüfsumme)

Da die Zielmenge deutlich kleiner als die Ursprungsmenge ist, müssen einige Elemente auf den gleichen Hashwert abgebildet werden (Kollision)