Seminar Data Integrity Cryptosuites – EdDSA und ECDSA

Untersucht werden die gemeinsamen Verarbeitungsschritte von Data Integrity sowie die Unterschiede zwischen EdDSA- und ECDSA-basierten Kryptosuiten. Kanonisierung, Digestbildung, Signaturformat, Schlüsselrepräsentation, Verifikation, Fehlersuche und algorithmische Agilität werden anhand reproduzierbarer Abläufe erarbeitet.

Inhaltsverzeichnis

• Einordnung
• Zielgruppe
• Voraussetzungen
• Lernziele
• Seminarinhalte
• Gemeinsames Data-Integrity-Verarbeitungsmodell
• Kryptosuite-Auswahl
• EdDSA mit RDF-Datenkanonisierung
• EdDSA mit JSON-Kanonisierung
• ECDSA mit RDF-Datenkanonisierung
• ECDSA mit JSON-Kanonisierung und selektiver Offenlegung
• Schlüsselrepräsentation und Verification Methods
• Interoperabilität und Fehlersuche
• Praktische Übungen
• Methodik
• Einordnung im Seminarprogramm

Einordnung

Der Schwerpunkt liegt auf Auswahl und Implementierung interoperabler Data-Integrity-Kryptosuiten. Die Inhalte werden von der fachlichen Anforderung über Datenmodell und Protokoll bis zu Validierung, Fehlerbehandlung und betrieblichen Kontrollen entwickelt.

Zielgruppe

Kryptografie-nahe Softwareentwicklung, Security Engineering, PKI, Lösungsarchitektur, Wallet-, Issuer- und Verifier-Entwicklung sowie technische Qualitätssicherung.

Voraussetzungen

Gute Kenntnisse digitaler Signaturen, JSON und des Data-Integrity-Grundmodells. Praktische Erfahrung mit Public-Key-Kryptografie ist empfehlenswert.

Lernziele

• Verarbeitungspipeline einer Data-Integrity-Kryptosuite erklären
• EdDSA- und ECDSA-Varianten risikobasiert auswählen
• RDF-basierte und JSON-basierte Kanonisierung unterscheiden
• Verifikationsmethoden und Schlüsselmaterial sicher verarbeiten
• Signatur- und Kodierungsfehler systematisch diagnostizieren
• Testvektoren und Interoperabilitätstests aufbauen
• Kryptoagilität und Schlüsselwechsel in die Architektur integrieren

Seminarinhalte

Modul 1: Gemeinsames Data-Integrity-Verarbeitungsmodell

1. Schritt 1: Dokument, Proof-Konfiguration und Verifikationsmethode werden als getrennte Eingaben erfasst.
2. Schritt 2: Transformation, Kanonisierung, Hashbildung und Signatur werden in der richtigen Reihenfolge ausgeführt.
3. Schritt 3: Beim Prüfen werden dieselben deterministischen Zwischenergebnisse rekonstruiert.
4. Schritt 4: Fehler werden der Schicht Dokumentmodell, Kanonisierung, Schlüsselauflösung, Signatur oder Policy zugeordnet.

Modul 2: Kryptosuite-Auswahl

1. Schritt 1: Interoperabilität, vorhandene Schlüsselinfrastruktur, Plattformunterstützung und regulatorische Vorgaben werden erhoben.
2. Schritt 2: Signaturgröße, Rechenaufwand, Hardwareunterstützung und Implementierungsreife werden verglichen.
3. Schritt 3: Die Kryptosuite wird als expliziter Architekturentscheid dokumentiert und nicht aus einem einzelnen Bibliotheksstandard abgeleitet.

Modul 3: EdDSA mit RDF-Datenkanonisierung

1. Schritt 1: JSON-LD-Dokumente werden expandiert und in eine kanonische RDF-Darstellung überführt.
2. Schritt 2: Proof-Konfiguration und Credential-Daten werden getrennt kanonisiert und gehasht.
3. Schritt 3: Der resultierende Signaturinput wird mit einem EdDSA-Schlüssel signiert.
4. Schritt 4: Verifier prüfen Schlüsseltyp, Kryptosuite, Kanonisierungsergebnis und Signaturwert konsistent.

Modul 4: EdDSA mit JSON-Kanonisierung

1. Schritt 1: Das Datenmodell wird auf für die JSON-Kanonisierung geeignete Strukturen begrenzt.
2. Schritt 2: Eigenschaftsreihenfolge, Zahlen, Unicode und ausgeschlossene Proof-Daten werden deterministisch verarbeitet.
3. Schritt 3: Signatur und Verifikation werden mit identischen kanonischen Bytes getestet.
4. Schritt 4: Grenzen gegenüber semantischer JSON-LD-Verarbeitung werden transparent dokumentiert.

Modul 5: ECDSA mit RDF-Datenkanonisierung

1. Schritt 1: Kurven- und Schlüsselparameter werden validiert, bevor Signaturdaten verarbeitet werden.
2. Schritt 2: Das Dokument wird wie bei der RDF-basierten Pipeline deterministisch normalisiert.
3. Schritt 3: ECDSA-Signaturen werden in der erwarteten Repräsentation erzeugt und auf kanonische Form geprüft.
4. Schritt 4: Verifier weisen nicht passende Kurven, Signaturformate und unzulässige Schlüssel konsequent zurück.

Modul 6: ECDSA mit JSON-Kanonisierung und selektiver Offenlegung

1. Schritt 1: Standard-Signaturen und Verfahren mit abgeleiteten Offenlegungsnachweisen werden fachlich getrennt.
2. Schritt 2: Die Auswirkungen auf Datenmodell, Nonces, Ableitungsprozess und Verifierlogik werden untersucht.
3. Schritt 3: Es wird entschieden, ob das Verfahren die Datenschutzanforderung erfüllt oder eine BBS-basierte Lösung geeigneter ist.

Modul 7: Schlüsselrepräsentation und Verification Methods

1. Schritt 1: Der zulässige Schlüsseltyp wird aus der Kryptosuite abgeleitet.
2. Schritt 2: Controller, Schlüsselkennung, Gültigkeit und Widerruf der Verifikationsmethode werden geprüft.
3. Schritt 3: Schlüsselmaterial wird vor Typverwechslung, schwachen Parametern und nicht autorisierten Zwecken geschützt.
4. Schritt 4: Caching und Rotation werden so umgesetzt, dass alte Nachweise weiterhin nachprüfbar bleiben.

Modul 8: Interoperabilität und Fehlersuche

1. Schritt 1: Positive Referenzfälle werden mit festen Eingaben und erwarteten Zwischenergebnissen aufgebaut.
2. Schritt 2: Änderungen an Kontext, Unicode, Zahlenformat, Proof-Feldern und Schlüsselmaterial werden als Negativtests eingesetzt.
3. Schritt 3: Zwei unabhängige Implementierungen werden über kanonische Bytes, Digest und Signaturergebnis verglichen.
4. Schritt 4: Diagnoseausgaben werden auf technische Ursachen begrenzt und geben keine geheimen Schlüssel- oder Nutzdaten preis.

Praktische Übungen

• Vergleich der kanonischen Eingaben zweier Kryptosuiten
• Erzeugung und Verifikation von EdDSA- und ECDSA-Testfällen
• Fehlersuche an absichtlich abweichenden Kanonisierungs- und Schlüsselparametern
• Erstellung einer dokumentierten Kryptosuite-Entscheidungsmatrix

Methodik

Fachliche Einordnung, strukturierte Demonstrationen, gemeinsame Modellierung, angeleitete Implementierungs- und Prüfaufgaben, Negativtests sowie Auswertung typischer Fehlersituationen. Die Übungen verwenden synthetische Beispieldaten und werden schrittweise von einem kontrollierten Normalfall zu Manipulations-, Grenz- und Ausfallszenarien erweitert.

Einordnung im Seminarprogramm

Setzt den Data-Integrity-Grundkurs voraus und bereitet auf Implementierungs-, Interoperabilitäts- und Security-Workshops vor. Für fortgeschrittene Datenschutzanforderungen folgt die Vertiefung zur selektiven Offenlegung.