Seminar Data Integrity – Proofs, Proof Sets und Proof Chains

Das Seminar vermittelt die Verarbeitung von DataIntegrityProof vom einzelnen eingebetteten Nachweis bis zu mehreren unabhängigen Proofs und kryptografisch verketteten Nachweisen. Technische Prüfung, Proof Purpose, Challenge- und Domain-Bindung sowie Policy-Entscheidung werden bewusst getrennt, damit Implementierungen nachvollziehbar und sicher bleiben.

Inhaltsverzeichnis

• Einordnung
• Zielgruppe
• Voraussetzungen
• Lernziele
• Seminarinhalte
• Proof-Modell und Sicherheitsgrenzen
• Felder eines DataIntegrityProof
• Erzeugung eines einzelnen Proofs
• Verifikation eines einzelnen Proofs
• Proof Purpose und Autorisierung
• Challenge- und Domain-Bindung
• Proof Sets
• Proof Chains
• Fehlerdiagnose und sichere Implementierung
• Praktische Übungen
• Methodik
• Einordnung im Seminarprogramm

Einordnung

Der Schwerpunkt liegt auf sichere Erzeugung und Prüfung von Data-Integrity-Nachweisen. Die Inhalte werden von der fachlichen Anforderung über Datenmodell und Protokoll bis zu Validierung, Fehlerbehandlung und betrieblichen Kontrollen entwickelt.

Zielgruppe

Issuer-, Wallet- und Verifier-Entwicklung, Software- und Lösungsarchitektur, Security Engineering, PKI, technische Qualitätssicherung und Betreiber von Trust-Diensten.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in JSON-LD, Verifiable Credentials und digitalen Signaturen. Mathematische Kryptografiekenntnisse sind nicht erforderlich.

Lernziele

• Aufbau und Semantik eines DataIntegrityProof erläutern
• Erzeugungs- und Verifikationspipeline korrekt implementieren
• proofPurpose und Verification Method sicher auswerten
• Challenge und Domain gegen Replay und Kontextverwechslung einsetzen
• mehrere Proofs mit expliziten Akzeptanzregeln prüfen
• Proof Chains für nachvollziehbare Abhängigkeiten modellieren
• technische Gültigkeit von fachlicher Autorisierung trennen

Seminarinhalte

Modul 1: Proof-Modell und Sicherheitsgrenzen

1. Schritt 1: Das zu sichernde Dokument, die Proof-Konfiguration und der resultierende Proof werden getrennt betrachtet.
2. Schritt 2: Die Aussage einer gültigen Signatur wird von der Aussage getrennt, ob der Signierende für den konkreten Zweck autorisiert war.
3. Schritt 3: Dokumentintegrität, Schlüsselauthentizität, zeitliche Gültigkeit und fachliche Trust-Policy werden als eigenständige Prüfschichten festgelegt.

Modul 2: Felder eines DataIntegrityProof

1. Schritt 1: type und cryptosuite werden auf zulässige, unterstützte Werte geprüft.
2. Schritt 2: created, verificationMethod und proofPurpose werden in die Verifikationsrichtlinie eingeordnet.
3. Schritt 3: proofValue wird ausschließlich nach den Regeln der gewählten Kryptosuite dekodiert und geprüft.
4. Schritt 4: Optionale Bindungsfelder wie challenge, domain oder nonce werden nur mit klarer Protokollsemantik verwendet.

Modul 3: Erzeugung eines einzelnen Proofs

1. Schritt 1: Das Eingabedokument wird gegen sein erwartetes Datenmodell und die zulässigen Kontexte validiert.
2. Schritt 2: Eine eindeutige Proof-Konfiguration wird mit Zweck, Schlüssel und erforderlichen Bindungswerten erstellt.
3. Schritt 3: Kryptosuite-spezifische Transformation und Hashbildung erzeugen den Signaturinput.
4. Schritt 4: Der Signaturwert wird eingebettet und das Ergebnis nochmals strukturell validiert.

Modul 4: Verifikation eines einzelnen Proofs

1. Schritt 1: Die Proof-Struktur wird vollständig geprüft, bevor Schlüsselauflösung oder Kryptografie beginnt.
2. Schritt 2: Die Verifikationsmethode wird auf Controller, Schlüsseltyp und erlaubte Beziehung geprüft.
3. Schritt 3: Dokument und Proof-Konfiguration werden deterministisch verarbeitet und die Signatur wird verifiziert.
4. Schritt 4: Das kryptografische Resultat wird mit Zeit-, Domain-, Challenge- und Autorisierungsregeln zu einer Prüfentscheidung kombiniert.

Modul 5: Proof Purpose und Autorisierung

1. Schritt 1: Der behauptete Verwendungszweck wird aus dem Proof gelesen.
2. Schritt 2: Die Verification Method wird gegen die für diesen Zweck zugelassene Beziehung des Controllers geprüft.
3. Schritt 3: Unbekannte oder nicht unterstützte Zwecke werden nicht stillschweigend akzeptiert.
4. Schritt 4: Zweckprüfung und fachliche Issuer-Vertrauensentscheidung werden getrennt protokolliert.

Modul 6: Challenge- und Domain-Bindung

1. Schritt 1: Der Verifier erzeugt eine ausreichend zufällige und nur einmal verwendbare Challenge.
2. Schritt 2: Die erwartete Domain wird aus dem konkreten Protokollkontext abgeleitet und nicht aus ungeprüften Nutzdaten übernommen.
3. Schritt 3: Präsentation und Proof werden an Challenge und Domain gebunden.
4. Schritt 4: Der Verifier vergleicht exakt, prüft das Zeitfenster und markiert die Challenge nach erfolgreicher oder abgebrochener Verwendung als verbraucht.

Modul 7: Proof Sets

1. Schritt 1: Mehrere Proofs werden als unabhängige Nachweise mit jeweils eigenem Zweck und Schlüssel modelliert.
2. Schritt 2: Akzeptanzregeln wie mindestens ein gültiger Proof, alle erforderlichen Proofs oder rollenbezogene Kombinationen werden vorab definiert.
3. Schritt 3: Jeder Proof wird einzeln geprüft; anschließend wird die Menge gegen die Policy ausgewertet.
4. Schritt 4: Fehler eines einzelnen Proofs dürfen nicht durch einen anderen Proof verdeckt oder falsch vererbt werden.

Modul 8: Proof Chains

1. Schritt 1: Abhängigkeiten zwischen Nachweisen werden über eindeutige Referenzen modelliert.
2. Schritt 2: Der Verifier erstellt einen gerichteten Prüfgraphen und erkennt fehlende Referenzen, Zyklen und unerwartete Reihenfolgen.
3. Schritt 3: Vorgänger-Proofs werden vor abhängigen Proofs geprüft.
4. Schritt 4: Die Chain-Policy bestimmt, welche Kette für die gewünschte Aussage vollständig und autorisiert sein muss.

Modul 9: Fehlerdiagnose und sichere Implementierung

1. Schritt 1: Parser-, Kontext-, Kanonisierungs-, Schlüssel-, Signatur- und Policyfehler erhalten getrennte Fehlerklassen.
2. Schritt 2: Negative Testfälle verändern jeweils nur eine Variable, damit Ursachen eindeutig bleiben.
3. Schritt 3: Bibliotheksausnahmen werden in stabile API-Ergebnisse übersetzt, ohne interne Geheimnisse offenzulegen.
4. Schritt 4: Unbekannte Felder und Kryptosuiten werden nach einer ausdrücklich definierten Erweiterungsstrategie behandelt.

Praktische Übungen

• Erzeugung und Prüfung eines DataIntegrityProof mit Proof Purpose
• Replay-Test mit korrekter und falscher Challenge- sowie Domain-Bindung
• Auswertung eines Proof Sets nach mehreren Akzeptanzregeln
• Prüfung einer Proof Chain einschließlich fehlender Referenz und Zyklus

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

Zentraler Aufbaukurs nach VC-Datenmodell und JSON-LD. Er ist Voraussetzung für die Kryptosuite-Vertiefungen und für den End-to-End-Implementierungsworkshop.