Efficient Digital Signature Schemes

Digitálny podpis preberá vlastnosti klasického podpisu a slúži k zaisteniu obsahu dokumentov, ktoré by mohli byť v priebehu prenosu cez nezabezpečený kanál modifikované. Problémy poskytnutia bezpečnosti a ochrany komunikujúcich účastníkov sú riešené pomocou kryptografických technik. Overenie identity, integrity správ, dôveryhodnosť vlastníctva dokumentov a bezpečný prenos informácií cez nezabezpečený kanál, to všetko sú aspekty, ktorými sa zaoberá bezpečnosť komunikácie - infraštruktúra verejných kľúčov, ktorá používa digitálne podpisy. V dnešnej dobe digitálne podpisy majú veľký význam v zabezpečení dát v komunikácii cez nezabezpečený kanál. Cieľom nasledujúcej diplomovej práce je oboznámiť čitateľa s nutnými technologickými aspektmi digitálnych podpisov, ich výhodami a nevýhodami. Vzhľadom na stále zväčšujúceho výpočtového výkonu počítačov súčasné digitálne podpisy sa časom budú musieť vylepšovať a modifikovať tak, aby obstáli sofistikovanejším útokom. V tejto práci sú popísané aj návrhy nových efektívnych podpisových schém a ich porovnanie so súčasnými. Sú preskúmané aj ich aspekty pre výpočtovo slabé zariadenia, či nasadenie digitálneho podpisu v systémoch s nízkymi prenosovými rýchlosťami kanálu. Na základe objasnenia problematiky kryptografii a popísania jeho základných pojmov je následne zavedený pojem digitálneho podpisu. V kapitole 1 sú popísané aj formátovania a architektúry digitálneho podpisu. Druhá časť tejto diplomovej práce sa venuje súčasne používaným digitálnych podpisovým schémam a ich vlastnostiam. Kapitola 3 popisuje niektoré návrhy nových efektívnych digitálnych podpisových schém a ich porovnanie so súčasne používanými. V praktickej časti práce, ktorá je popísaná v kapitole 4 je predstavená implementácia (v prostredí .NET v jazyku C#) dvoch efektívnych podpisových schém v rámci aplikácii typu klient-server. Posledná časť sa zaoberá s porovnaním a analyzovaním vlastností implementovaných schém.Digital signatures, which take the properties of classical signatures, are used to secure the actual content of documents, which can be modified during transmission over an insecure channel. The problems of security and protection of communicating participants are solved by cryptographic techniques. Identity verification, message integrity, credibility, the ownership of documents, and the secure transmission of information over an unsecured channel, are all dealt with in secure communications - Public Key Infrastructure, which uses digital signatures. Nowadays digital signatures are often used to secure data in communication over an unsecured channel. The aim of the following master’s thesis is to familiarize readers with the necessary technological aspects of digital signatures, as well as their advantages and disadvantages. By the time digital signatures are being used they will have to be improved and modified to be secure against more sophisticated attacks. In this paper, proposals of new efficient digital signature schemes and their comparison with current ones are described. Also are examined their implications for computationally weak devices, or deployment in low speed channel transmission systems. After an explanation of cryptography and a description of its basic subjects, digital signatures are introduced. The first chapter describes the possible formatting and architecture of the digital signature. The second part of this master’s thesis is about current digital signature schemes and their properties. Chapter 3 describes some proposals of new efficient digital signature schemes and their comparison to those currently in use. In the practical part, the implementations (in the environment .NET in C#) of two effective digital signature schemes as part of a client-server application are presented and described (Chapter 4). In the last chapter the comparison and analysis of the implemented signature schemes are provided.