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00 Kryptographie

ML-DSA-65

FIPS 204 — die Post-Quanten-digitale Signatur.

01 Overview

Warum ein neuer Signaturalgorithmus.

01

RSA und ECDSA sind quantengebrochen

Shors Algorithmus faktorisiert große ganze Zahlen und berechnet diskrete Logarithmen in polynomieller Zeit auf einem Quantencomputer. Ein ausreichend großer Quantencomputer würde jede RSA- oder ECDSA-Signatur in Sekunden fälschen.

02

ML-DSA-65 ist gitterbasiert

ML-DSA-65 (ehemals Dilithium-3) leitet seine Sicherheit aus der Härte ab, kurze Vektoren in Modul-Gittern zu finden – ein Problem, für das kein effizienter Quantenalgorithmus bekannt ist. Es ist eines der am meisten untersuchten Post-Quanten-Signaturschemata mit über einem Jahrzehnt Kryptoanalyse.

03

Standardisiert von NIST

FIPS 204 wurde im August 2024 nach einem achtjährigen Standardisierungsprozess veröffentlicht. Der Algorithmus wurde von Hunderten unabhängiger Forschungsgruppen implementiert, geprüft und benchmarkt und von nationalen Behörden überprüft.

02 Details

Wie ML-DSA-65 in UltimaOS funktioniert.

Jedes Konto auf UltimaOS hat ein langfristiges ML-DSA-65-Schlüsselpaar, das bei der ersten Geräteeinrichtung generiert wird. Der private Schlüssel verlässt das Gerät nie. Der öffentliche Schlüssel wird bei der Kontoerstellung auf dem Server registriert und ist die Grundlage jeder authentifizierten Operation.

01

Kontoauthentifizierung

Anmelde-Herausforderungen werden mit dem privaten ML-DSA-65-Schlüssel des Benutzers signiert. Der Server verifiziert mit dem gespeicherten öffentlichen Schlüssel. Kein Passwort wird jemals über das Netzwerk gesendet – der kryptografische Beweis ersetzt Passwörter vollständig.

02

Einladungssignaturen

Wenn ein Workspace-Administrator ein neues Mitglied einlädt, wird das Einladungstoken mit dem ML-DSA-65-Schlüssel des Administrators signiert. Der Empfänger verifiziert die Signatur auf seinem Gerät und stellt sicher, dass die Einladung von einem legitimen Administrator stammt.

03

Integrität des Prüfprotokolls

Administrative Aktionen (Entfernung von Mitgliedern, Rollenänderung, Abrechnungsupdate) werden mit dem ML-DSA-65-Schlüssel des Akteurs signiert. Das Prüfprotokoll ist append-only und die Signaturen machen jede Manipulation erkennbar.

04

Verifizierung von Software-Updates

Jedes UltimaOS-Update ist kryptografisch signiert. Clients verifizieren die Signatur, bevor sie das Update anwenden.

03 Key points

Praktische Überlegungen.

  1. 01

    Schlüsselerzeugung ist schnell

    Die ML-DSA-65-Schlüsselerzeugung dauert auf einem modernen Laptop etwa 0,1 ms. Die Kontoerstellung ist in unter 200 ms insgesamt abgeschlossen, einschließlich Server-Round-Trip.

  2. 02

    Signaturen sind größer als ECDSA

    Eine ML-DSA-65-Signatur ist 3.309 Bytes – etwa 10-mal größer als eine typische ECDSA-Signatur (64 Bytes). Für ein Chat-/Workspace-Produkt ist das unsichtbar; für Protokolle mit hohem Volumen würde es eine Rolle spielen.

  3. 03

    Verifizierung ist schnell

    Die ML-DSA-65-Signaturverifizierung ist schneller als das Signieren und läuft in deutlich unter 1 ms. Der Server kann Tausende von Signaturen pro Sekunde pro Kern verifizieren.

  4. 04

    Öffentliche Schlüssel sind 1.952 Bytes

    ML-DSA-65-öffentliche Schlüssel passen in ein einzelnes UDP-Paket. Kontokennungen enthalten einen Hash des öffentlichen Schlüssels plus einen kurzen Anzeigenamen, wodurch URLs und Kennungen für Menschen lesbar bleiben.

04b References

Standards and references.

05 Frequently asked

Fragen zu ML-DSA-65.

Was ist ML-DSA-65?

Short answer

ML-DSA-65 (Modul-Gitter-basierter digitaler Signaturalgorithmus, Parametersatz 65) ist das von NIST standardisierte Post-Quanten-digitale Signaturschema, das in FIPS 204 spezifiziert ist. Es ist der gitterbasierte Nachfolger von RSA und ECDSA für das Post-Quanten-Zeitalter. (FIPS 204-Spezifikation)

Was bedeutet die "65" in ML-DSA-65?

Short answer

Die "65" bezieht sich auf die NIST-Sicherheitsstufe. ML-DSA-65 zielt auf NIST-Stufe 3 – in klassischen Sicherheitsbegriffen äquivalent zum Brechen von AES-192 oder ungefähr 192-Bit-Sicherheit gegen klassische Angreifer.

Ist ML-DSA-65 dasselbe wie Dilithium?

Short answer

Ja. ML-DSA-65 ist der standardisierte Name; Dilithium war der Name, der während des NIST-Wettbewerbs verwendet wurde. Die mathematische Konstruktion ist identisch.

Wie vergleicht sich ML-DSA-65 mit RSA-2048?

Short answer

ML-DSA-65 hat kleinere Schlüssel als RSA-4096 und ähnliche Signiergeschwindigkeit, mit viel schnellerer Verifizierung. Im Gegensatz zu RSA-2048 bleibt ML-DSA-65 gegen Quantenangreifer sicher. Der Hauptnachteil ist die Signaturgröße (3,3 KB vs. ~256 Bytes).

Können ML-DSA-65-Signaturen von Quantencomputern gefälscht werden?

Short answer

Kein effizienter Quantenalgorithmus ist für die Modul-Gitter-Probleme bekannt, auf denen ML-DSA-65 basiert. Der Algorithmus wurde über ein Jahrzehnt von der kryptografischen Gemeinschaft untersucht, ohne signifikante Brüche.

Was ist FIPS 204?

Short answer

FIPS 204 ist der Federal Information Processing Standard, der von NIST im August 2024 veröffentlicht wurde und ML-DSA spezifiziert. Es ist die formale Standardisierung des Schemas.

Verwendet UltimaOS auch klassische Signaturalgorithmen?

Short answer

Nein. Klassische Signaturen (RSA, ECDSA) werden in UltimaOS nicht für benutzerorientierte Operationen verwendet.

Was passiert, wenn ML-DSA-65 gebrochen wird?

Short answer

Das Team würde zu einem neuen Signaturschema migrieren (wahrscheinlich dem nächsten von NIST standardisierten Algorithmus).

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