DAT-Zertifikat ​

1. Überblick ​

Das DAT-Zertifikat ist eine Spezifikation zur Steuerung der Ausstellungsberechtigung von DAT sowie zur Verwaltung der Signatur- und Verschlüsselungsalgorithmen und der Schlüssel (Key) des Tokens.

Jedes Zertifikat besitzt eine eindeutige ID (CID) und verwaltet den Token-Lebenszyklus sicher, indem es den Ausstellungszeitraum des DAT sowie die Gültigkeitsdauer (TTL) der erzeugten Tokens vorschreibt.

Bei DAT ist Key-Rolling keine Option. Da der Ausstellungszeitraum auf Spezifikationsebene im Zertifikat festgeschrieben ist, lassen sich nach Ablauf dieses Zeitraums mit dem Zertifikat keine neuen Tokens mehr erzeugen.

2. Zertifikatsstruktur ​

cid . start . duration . ttl . sig-alg . crypto-alg . sig-key . crypto-key

2.1. Detailspezifikation der einzelnen Felder ​

CID : Hex (uint64)

• Eine eindeutige Zertifikats-ID zur Identifizierung des Zertifikats. Sie wird dem Feld CID des DAT zugeordnet und bestimmt, welches Zertifikat bei der Verifizierung verwendet wird.
• Die CID ist ein unveränderlicher Bezeichner. Beim Schlüsselwechsel wird dieselbe CID nicht wiederverwendet, sondern ein Zertifikat mit einer neuen CID ausgestellt.

DAT-Ausgabestart : uint64 (Unix Time)

• Gibt den Startzeitpunkt in Sekunden (Seconds) an, ab dem mit diesem Zertifikat ein DAT ausgestellt werden kann.

DAT-Ausgabedauer : uint64 (Seconds)

• Die Ausstellungs-Gültigkeitsdauer des Zertifikats. Nach Ablauf dieser Dauer (in Sekunden) ab DAT-Ausgabestart kann mit diesem Zertifikat kein neues DAT mehr ausgestellt werden.
• Es handelt sich um eine Dauer (duration), nicht um einen absoluten Zeitpunkt. Der Endzeitpunkt errechnet sich als start + duration.

DAT TTL (Gültigkeitszeit) : uint64 (Seconds)

• Die Gültigkeitsdauer (Time To Live) der mit diesem Zertifikat ausgestellten DATs. Bei der DAT-Erstellung wird der Wert expire gesetzt, indem dieser Wert zum Ausstellungszeitpunkt addiert wird.

Signaturalgorithmus : String / Enum

• Der Signaturalgorithmus, der zum Erstellen und Verifizieren des Feldes signature des DAT verwendet wird.

Verschlüsselungsalgorithmus : String / Enum

• Der Verschlüsselungsalgorithmus, der zum Ver- und Entschlüsseln des Feldes secure des DAT verwendet wird.

Signaturschlüssel : Base64Url (Binary)

• Schlüsseldaten, die für Signierung und Verifizierung verwendet werden. (Je nach Algorithmus kann dies der Public/Private Key eines asymmetrischen Schlüsselpaars oder ein symmetrischer Schlüssel sein.)

Verschlüsselungsschlüssel : Base64Url (Binary)

• Verschlüsselungsschlüsseldaten, die zur Ver- und Entschlüsselung des Feldes secure verwendet werden.

2.2. Zeitberechnung ​

end    = start + duration        Ende der Ausstellung
expire = end + ttl               endgültiger Ablauf des Zertifikats

• Alle Berechnungen erfolgen in uint64, und nur ein Überlauf wird als Fehler abgelehnt.
• duration = 0 und ttl = 0 sind zulässige Werte. Damit lassen sich ein Zertifikat, dessen Ausstellungsfenster sofort schließt, oder ein Zertifikat, dessen Tokens unmittelbar nach der Ausstellung ungültig werden, abbilden.
• Da alle Felder vorzeichenlose Ganzzahlen sind, existieren negative Werte typbedingt nicht.

2.3. Konstruktor-Signatur ​

Alle Sprachimplementierungen verwenden die folgende Argumentreihenfolge.

(cid, dat_issuance_start_seconds, dat_issuance_duration_seconds, dat_ttl_seconds,
 signature_key, crypto_key)

3. Lebenszyklus des Zertifikats ​

• Die Ausstellungsfähigkeit wird über signable() && start <= now <= end bestimmt und schließt beide Enden ein.
• Auch nachdem das Ausstellungsfenster geschlossen ist, lebt das Zertifikat noch um ttl weiter. Ein kurz vor Schließung des Fensters ausgestelltes Token muss seine volle Lebensdauer ausschöpfen können.
• Der Abschnitt Ausstellungsverzögerung (delay) verschafft allen Knoten des Clusters Zeit, das neue Zertifikat abzuholen. Einzelheiten finden Sie im Dokument CMS-Synchronisierung.

4. Algorithmen ​

4.1. Signaturalgorithmen ​

Liste der Signaturalgorithmen zum Schutz des DAT vor Fälschung und Manipulation. Unterstützt werden symmetrische und asymmetrische Schlüsselverfahren.

MFS (Maximum Fixed Secret): Ein Verfahren, bei dem ein Geheimschlüssel fester Größe verwendet wird, dessen Bitlänge der Ausgabe (Output) des Hash-Algorithmus entspricht.

4.2. Verschlüsselungsalgorithmen ​

Liste der authentifizierten Verschlüsselungsalgorithmen (Authenticated Encryption) zum Schutz der vertraulichen Daten im DAT (Feld secure).

IV (Initialization Vector) Einbettung: Bei jeder Verschlüsselung wird ein eindeutiger 96-Bit-NONCE (IV) erzeugt und dem Verschlüsselungsergebnis als Präfix (Prefix) vorangestellt. Bei der Entschlüsselung werden die ersten 96 Bit als IV abgetrennt und zur Entschlüsselung verwendet.

4.3. Prüfung der Schlüssellänge ​

Beim Einlesen eines Zertifikats wird geprüft, ob die Bitlänge des deklarierten Algorithmus mit der tatsächlichen Schlüssellänge übereinstimmt.

Enthält beispielsweise ein Zertifikat, das IV-AES256-GCM deklariert, einen 16-Byte-Schlüssel, so wird bereits der Import selbst abgelehnt. Ohne diese Prüfung würde man im Glauben, AES-256 zu verwenden, tatsächlich mit AES-128 arbeiten.

5. Verify-only-Export ​

Servern, die ausschließlich verifizieren, muss man den privaten Signaturschlüssel nicht geben. Das DAT-Zertifikat bietet dafür den verify-only-Export.

HMAC ist symmetrisch, daher existiert so etwas wie ein „nur zur Verifizierung geeigneter Schlüssel" gar nicht. Ein Versuch, verify-only zu exportieren, wird deshalb nicht stillschweigend übersprungen, sondern sofort als Fehler gemeldet. Da ein verify-only-Export fehlschlägt, sobald HMAC-Zertifikate darunter gemischt sind, sollten Sie die ECDSA-Familie verwenden, wenn Sie reine Verifizierungsknoten betreiben.