Какие алгоритмы используются для цифровой подписи?

В современную цифровую эпоху безопасность, аутентификация и целостность данных являются важными проблемами, которые разделяют предприятия, правительства и индивидуальные пользователи. Цифровая подпись — это высоконадежный метод поддержания подлинности и целостности цифровой информации. Но за каждой цифровой подписью стоят конкретные криптографические алгоритмы. В этой статье мы рассмотрим, какие алгоритмы используются для цифровой подписи, как они работают и какие типы обычно встречаются в различных отраслях, особенно в контексте региональных правил, таких как Закон об электронных подписях в глобальной и национальной коммерции (ESIGN Act) и Регламент Европейского Союза об электронной идентификации и доверительных услугах (eIDAS).

Что такое цифровая подпись?

Цифровая подпись — это криптографическая технология, используемая для проверки подлинности и целостности цифровых сообщений, программного обеспечения или файлов. Она похожа на рукописную подпись или печать, но с более высоким уровнем безопасности. Цифровая подпись обеспечивает три основных гарантии безопасности:

1. Аутентификация — проверка личности подписавшего.
2. Целостность — обеспечение того, что сообщение не было изменено.
3. Неотрекаемость — предотвращение отрицания подписавшим факта подписи.

Благодаря этим характеристикам цифровая подпись широко используется в различных областях, от подписи программного кода и обмена сообщениями по электронной почте до подписания безопасных файлов, таких как контракты и юридические документы.

Алгоритмы, лежащие в основе цифровой подписи

Так какие же алгоритмы используются для цифровой подписи? Фактически, в основе системы цифровой подписи лежит комбинация различных криптографических алгоритмов. Эти алгоритмы обычно сочетают в себе криптографию с открытым ключом (асимметричное шифрование) и безопасные хеш-функции. Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых в отрасли алгоритмов цифровой подписи:

1. RSA (Rivest–Shamir–Adleman)

RSA — это самая классическая и широко используемая система шифрования с открытым ключом. С момента своего выпуска в 1977 году RSA используется для шифрования данных и цифровой подписи. Принцип ее работы заключается в следующем:

• Закрытый ключ используется для подписи.
• Соответствующий открытый ключ используется для проверки подписи.

RSA использует хеш-функцию для генерации хеш-значения из содержимого подписи, которое затем шифруется закрытым ключом для создания подписи, обеспечивая тем самым подлинность информации и предотвращая ее подделку. RSA признан несколькими национальными и международными стандартами, включая FIPS 186 в соответствии с федеральным законодательством США.

2. DSA (алгоритм цифровой подписи)

DSA был разработан Агентством национальной безопасности США (NSA) и принят в качестве части стандарта цифровой подписи (DSS) в FIPS PUB 186. DSA не имеет патента и может использоваться свободно.

DSA и RSA работают по-разному, но также используют открытый и закрытый ключи. Он часто используется в приложениях, где правительство США требует соответствия FIPS. Алгоритм поддерживает переменную длину ключа, до 3072 бит в FIPS 186-3, обеспечивая надежную безопасность при соблюдении правил США.

3. ECDSA (алгоритм цифровой подписи на эллиптических кривых)

ECDSA — это вариант DSA, основанный на криптографии на эллиптических кривых (ECC). По сравнению с RSA и обычным DSA, эллиптические кривые обеспечивают более короткую длину ключа, более высокую скорость обработки и меньшие требования к хранению. Благодаря этим преимуществам ECDSA все чаще используется в ресурсоемких сценариях, таких как мобильные устройства и Интернет вещей (IoT).

Кроме того, ECDSA также включен в стандарты FIPS и широко используется в юрисдикциях, требующих соблюдения современных криптографических норм, таких как стандарты NIST США и правила eIDAS ЕС.

4. EdDSA (алгоритм цифровой подписи на кривых Эдвардса)

EdDSA — это более новый алгоритм, разработанный для обеспечения высокой производительности и устойчивости к различным типам криптографических атак. Он становится все более популярным благодаря своей скорости, безопасности и пригодности для систем с высокой пропускной способностью. Наиболее распространенным вариантом является Ed25519, который использует эллиптическую кривую Curve25519, которая является одновременно быстрой и безопасной.

Такие страны, как Германия и Франция, активно поддерживают криптографические исследования, включая EdDSA, что указывает на тенденцию развития цифровой идентификации и защиты данных в направлении соответствия местным и трансграничным требованиям.

Стандарты, соответствующие местным правилам

В разных странах и регионах существуют определенные правовые стандарты и нормативные требования к использованию цифровых подписей. Эти руководящие принципы влияют на типы принимаемых алгоритмов и способы их реализации.

1. США – Закон ESIGN и UETA

США признают юридическую силу цифровых подписей посредством Закона об электронных подписях в глобальной и национальной коммерции (ESIGN Act) и Единого закона об электронных транзакциях (UETA). ESIGN не указывает конкретный алгоритм, который необходимо использовать, но подчеркивает необходимость достижения аутентификации и целостности данных с помощью «безопасных» методов.

Для предприятий, стремящихся к контрактам на федеральном уровне или работающих в отраслях с высоким уровнем регулирования (таких как здравоохранение, финансы), использование алгоритмов, одобренных FIPS, таких как RSA, DSA, ECDSA, имеет решающее значение.

2. Европейский Союз – Регламент eIDAS

В соответствии с Регламентом eIDAS (Регламент ЕС № 910/2014) Европейский Союз классифицирует подписи следующим образом:

• Электронная подпись
• Усовершенствованная электронная подпись (AdES)
• Квалифицированная электронная подпись (QES)

«Квалифицированная подпись» требует использования подписи, созданной с использованием квалифицированного сертификата, выданного поставщиком доверительных услуг (TSP). В таких приложениях обычно используются алгоритмы ECDSA и RSA в сочетании с аппаратными модулями безопасности (HSM) или смарт-картами для соответствия нормативным требованиям.

3. Азиатско-Тихоокеанский регион – Стандарты местных органов власти

Такие страны, как Япония, Южная Корея и Австралия, приняли законы об электронных подписях, соответствующие руководящим принципам Комиссии Организации Объединенных Наций по праву международной торговли (ЮНСИТРАЛ). Например, Закон Австралии об электронных транзакциях 1999 года, сохраняя гибкость, подчеркивает подлинность, целостность и надежность. В этом регионе обычно рекомендуются эффективные алгоритмы подписи ECDSA.

Хеш-функции в цифровой подписи

В дополнение к алгоритмам шифрования цифровая подпись также использует безопасные хеш-функции, такие как:

• SHA-2 (Secure Hash Algorithm 2)
• SHA-3 (Secure Hash Algorithm 3)

Хеш-функция преобразует входные данные в хеш-значение фиксированной длины. Цифровая подпись обычно подписывает только хеш-значение, что ускоряет обработку и повышает безопасность.

В настоящее время хеш-алгоритмы, принятые основными криптографическими стандартами, обычно являются SHA-256 или более поздними версиями, и стали обязательными, особенно в правительственных и финансовых приложениях.

Почему выбор алгоритма имеет решающее значение

Выбор правильного алгоритма имеет решающее значение для соответствия требованиям и долгосрочной безопасности. Устаревшие алгоритмы могут иметь уязвимости в системе безопасности. Например, SHA-1 был выведен из эксплуатации подавляющим большинством организаций из-за риска коллизий; аналогично, длина ключа RSA менее 2048 бит также считается небезопасной.

Регулирующие органы, включая NIST, регулярно обновляют свои рекомендации по мере изменения вычислительных возможностей и моделей угроз. Организации должны быть в курсе этих изменений, чтобы поддерживать соответствие требованиям и снижать юридические риски и риски кибербезопасности.

Заключение

Понимание того, какие алгоритмы используются для цифровой подписи, имеет решающее значение для обеспечения безопасности данных и выполнения юридических обязательств. Независимо от того, используется RSA, DSA или ECDSA, выбранный алгоритм напрямую влияет на соответствие региональным правилам, таким как Закон ESIGN США и Регламент eIDAS ЕС.

Поскольку цифровые транзакции и трансграничный обмен быстро растут, выбор алгоритма цифровой подписи, соответствующего передовым отраслевым практикам и стандартам соответствия, больше не является вариантом, а является неизбежным требованием для выживания и развития предприятия.

Выбор подходящего алгоритма цифровой подписи может не только защитить безопасность данных организации, но и завоевать доверие клиентов и правовой системы в различных юрисдикциях.

Чтобы обеспечить безопасность, всегда убедитесь, что ваше решение для цифровой подписи основано на новейших, совместимых и признанных применимыми правилами алгоритмах.