VIESTIN ALLEKIRJOITTAMISEN SELITYS: KÄYTTÖ KIRJAUTUMISESSA JA VARMENTAMISESSA

Mitä viestin allekirjoitus on?

Viestin allekirjoitus on kryptografinen prosessi, jossa käyttäjä liittää viestiin tai tietoon yksilöllisen digitaalisen allekirjoituksen, jonka avulla muut voivat varmistaa sen aitouden ja alkuperän. Toisin kuin salaus, joka piilottaa viestin sisällön, allekirjoittaminen varmistaa, että tietoja ei ole peukaloitu, ja vahvistaa, kuka ne lähetti. Viestin allekirjoittaminen on olennaista digitaalisen viestinnän turvallisuudelle, erityisesti lohkoketjussa, verkkotodennuksessa ja asiakirjojen validoinnissa.

Prosessiin kuuluu kaksi pääkomponenttia: yksityinen avain, joka allekirjoittaa viestin, ja julkinen avain, jota käytetään allekirjoituksen varmentamiseen. Näiden kahden avaimen välinen matemaattinen yhteys on menettelyn turvallisuuden perusta. Jos viestiä muokataan allekirjoittamisen jälkeen tai jos allekirjoitus on väärennetty, vahvistus epäonnistuu. Tämä tarjoaa vahvan takuun tietojen eheydestä ja käyttäjän aitoudesta useissa eri sovelluksissa.

Digitaaliset allekirjoitukset rakennetaan yleisesti vakiintuneiden kryptografisten algoritmien avulla, kuten:

• RSA: Laajalti käytetty algoritmi, joka tukee sekä salausta että allekirjoittamista.
• ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm): Suosittu lohkoketjuissa ja järjestelmissä, joissa laskennallinen tehokkuus on avainasemassa.
• EdDSA (Edwards-curve Digital Signature Algorithm): Tunnettu parannetusta turvallisuudesta ja nopeudesta.

Käytännössä, kun käyttäjä allekirjoittaa viestin, järjestelmä purkaa viestin ja salaa tiivisteen heidän yksityisellä avaimellaan. Vastaanottaja voi sitten purkaa tämän allekirjoituksen julkisella avaimella ja validoida tiivisteen omaa laskemaansa viestin tiivistettä vasten. Jos kaksi tiivistettä täsmäävät, viesti on sekä aito että muuttumaton.

Viestin allekirjoittaminen on kriittistä hajautettujen järjestelmien yhteydessä, joissa ei ole keskitettyä tahoa validoimaan tapahtumia tai tunnistetietoja. Kryptografiset allekirjoitukset mahdollistavat vertaisverkon luottamuksen syntymisen esimerkiksi lohkoketjuverkoissa, hajautetuissa sovelluksissa (dApps) ja Web3-identiteetinhallintajärjestelmissä.

Todennus, tietosuoja ja määräysten noudattaminen ovat joitakin tärkeimmistä syistä digitaalisten allekirjoitusten käytölle nykyaikaisissa ohjelmistoympäristöissä. Olipa kyseessä sitten integrointi API-rajapintoihin, käyttöliittymiin tai alla oleviin protokollakerroksiin, digitaalisesta viestin allekirjoittamisesta on tullut keskeinen turvallisen ja todennettavan viestinnän mahdollistaja digitaalitaloudessa.

Kuinka viestin allekirjoitus mahdollistaa varmennuksen

Viestin allekirjoituksen käytännöllisin käyttökohde on henkilöllisyyden varmentamisessa, erityisesti digitaalisissa ympäristöissä, joissa ei ole keskitettyä tahoa. Viestin allekirjoittamisen kautta tehtävä vahvistus vahvistaa, että tietty toiminto, viesti tai tietomerkintä on peräisin tunnetusta lähteestä eikä sitä ole muutettu lähetyksen aikana.

Vahvistus noudattaa tyypillisesti selkeää vaihejärjestystä:

1. Käyttäjä aloittaa toiminnon, joka vaatii vahvistusta – kuten pyytää pääsyä rajoitettuun järjestelmään tai lähettää arkaluonteisia tietoja.
2. Järjestelmä lähettää käyttäjälle yksilöllisen viestin (usein sisältää nonce-merkin).
3. Käyttäjä allekirjoittaa tämän viestin yksityisellä avaimellaan ja palauttaa allekirjoitetun viestin.
4. Järjestelmä tarkistaa allekirjoituksen käyttäjän julkisella avaimella.
5. Jos allekirjoitus on kelvollinen ja vastaa odotettua henkilöllisyyttä, vahvistus onnistuu.

Tätä lähestymistapaa käytetään yleisesti:

• Sähköpostin vahvistus: PGP- ja S/MIME-protokollat ​​käyttävät viestin allekirjoitusta lähettäjän aitouden vahvistamiseen.
• Lohkoketjutapahtumat: Käyttäjät allekirjoittavat tapahtumia lompakon yksityisillä avaimilla. Solmut tarkistavat nämä allekirjoitukset ennen tapahtumien sisällyttämistä lohkoihin.
• Tiedoston eheys: Kehittäjät voivat julkaista ohjelmistoja yhdessä tarkistussummien tai allekirjoitettujen tiivisteiden kanssa varmistaakseen, että käyttäjät lataavat muokkaamattomia versioita.

Nonsien – mielivaltaisten, vain kerran käytettyjen lukujen – käyttö ratkaisee toistohyökkäysten ongelman, joissa kelvollinen tiedonsiirto toistetaan tai viivästetään haitallisesti. Varmistamalla, että jokainen viesti on ainutlaatuinen eikä sitä ole koskaan lähetetty aiemmin, tarkistajat voivat olla varmoja siitä, että pyyntö on alkuperäinen ja ajantasainen.

Viestin allekirjoittaminen auttaa myös tarkistamaan metatiedot, kuten aikaleimat tai tekijän henkilöllisyyden, suuremmissa hajautetuissa järjestelmissä. Esimerkiksi toimitusketjun lohkoketjun käyttötapauksissa säilytysketjutietoja voidaan allekirjoittaa eri tarkastuspisteissä, mikä vahvistaa fyysisten tai digitaalisten omaisuuserien alkuperän.

Allekirjoituksen varmennuksella on ratkaiseva rooli julkisen avaimen infrastruktuurijärjestelmissä (PKI) ja sertifiointiviranomaisissa (CA). Näissä järjestelmissä varmentajan myöntämät digitaaliset varmenteet sitovat käyttäjien henkilöllisyydet julkisiin avaimiin, jolloin kolmannet osapuolet voivat tarkistaa allekirjoitetut viestit luotettavassa kehyksessä.

On syytä huomata, että viestien allekirjoittaminen tukee laillista pätevyyttä tietyillä lainkäyttöalueilla – kuten Euroopan unionin eIDAS-asetuksessa tai Yhdysvaltojen ESIGN-laissa on määritelty. Tällä tavoin organisaatiot voivat täyttää vaatimustenmukaisuusvaatimukset ja samalla tehokkaasti tarkistaa asiakkaiden tai käyttäjien toimet digitaalisissa työnkuluissa.

Kirjautumisten suojaaminen viestin allekirjoituksella

Viestin allekirjoitus tarjoaa vankan vaihtoehdon perinteisille kirjautumismenetelmille, erityisesti käyttäjätunnus-salasana-todennukselle. Ympäristöissä, joissa hajautettu henkilöllisyys (DID) tai lompakko-todennukseen perustuvat järjestelmät ovat yleisiä, käyttäjät todistavat kryptografisen avainparin omistajuuden sen sijaan, että muistaisivat tai syöttäisivät staattisia tunnistetietoja.

Tämä prosessi, jota usein kutsutaan todennukseksi viestin allekirjoituksella, poistaa salasanojen uudelleenkäyttöön, tietojenkalasteluun ja tietokantamurtoihin liittyvät riskit. Näin se yleensä toimii:

1. Käyttäjä vierailee verkkosivustolla tai dApp-sovelluksessa, joka vaatii todennusta.
2. Taustajärjestelmä lähettää kirjautumisviestin, joka tyypillisesti sisältää:
   • Ainutlaatuisuuden varmistamiseksi tarvittava nonce
   • Pyyntöpäivämäärän toiston riskin vähentämiseksi
   • Valinnaiset metatiedot, kuten IP-osoite tai asiakastiedot
3. Käyttäjä allekirjoittaa tämän viestin käyttämällä yksityistä avaintaan digitaalisesta lompakosta (esim. MetaMask, Trust Wallet jne.).
4. Sivusto vahvistaa allekirjoituksen käyttäjään liittyvällä julkisella osoitteella.
5. Jos allekirjoitus on kelvollinen, sivusto myöntää istuntotunnuksen tai aloittaa tilin käyttöoikeuden.

Tätä menetelmää käytetään laajalti Web3- ja lohkoketjualustoilla. Esimerkiksi:

• Ethereumin sisäänkirjautuminen: dApp-sovellukset pyytävät lompakon allekirjoituksia ennen tapahtumien suorittamista tai käyttöoikeuden myöntämistä.
• SIWE (Sign-In With Ethereum): Kasvava standardi hajautetulle kirjautumiselle Ethereum-yhteensopivissa järjestelmissä.
• DeFi-sovellukset: Suojaa käyttäjän identiteetti lompakon allekirjoituksilla salasanojen tai OAuth-tokenien sijaan.

Lohkoketjun lisäksi konsepti laajenee perinteisiin kyberturvallisuusinfrastruktuureihin. Yritykset integroivat laitteiston suojausavaimia (kuten YubiKeys) tai mobiililaitteiden kryptografisia moduuleja, jotka allekirjoittavat todennuspyynnöt paikallisesti, mikä vähentää etähyökkäysvektoreita.

Tämä lähestymistapa vahvistaa kirjautumisjärjestelmiä seuraavilla tavoilla:

• Ei salasanan tallennusta: Poistaa tunnistetietojen varkauden riskin taustatietokannoista.
• Tietojenkalastelun torjunta: Käyttäjät reagoivat dynaamisiin, sivustokohtaisiin haasteisiin, mikä tekee väärennetyistä sivustoista tehottomia.
• Usean laitteen tuki: Yhteensopiva turvallisten mobiililompakoiden ja selainlaajennusten kanssa.

Sen sijaan, että viestin allekirjoittaminen korvaisi olemassa olevat käyttäjähallintajärjestelmät, se usein täydentää niitä. Se voi toimia toisena tekijänä monivaiheisessa todennuksessa (MFA) tai suojatussa API-käytössä. Yhdessä OAuth 2.0:n tai OpenID Connectin kanssa allekirjoitetut viestit voivat sitoa identiteettejä käyttöoikeustunnuksiin suuremmalla tarkkuudella ja kontekstuaalisella turvallisuudella.

Hajautettujen käyttäjäidentiteettiekosysteemien kypsyessä **itsesuvereeniset identiteettitiedot (SSI)** tarjoavat entistä kehittyneempiä käyttötapauksia. Näissä identiteettitiedot allekirjoitetaan digitaalisesti ja käyttäjät esittävät ne luottaville osapuolille, mikä poistaa välikäsien tai keskitetyn tallennuksen tarpeen.

Kehittäjille ja järjestelmäarkkitehdeille viestien allekirjoittamisen käyttöönotto kirjautumisjärjestelmissä tarkoittaa kryptografista tietoisuutta, huolellista nonce-käsittelyä ja turvallista avaintenhallintaa. Oikein toteutettuna tämä menetelmä tarjoaa todennuksen, joka on turvallinen, todennettavissa, yksityisyyttä suojaava ja tulevaisuudenkestävä – yhä enemmän linjassa nykyaikaisissa IT-arkkitehtuureissa esiin nousevien nollaluottamusperiaatteiden kanssa.