00 Kryptographie

ML-DSA-65

FIPS 204 – die digitale Signatur von Post-Quanten-.

01 Overview

Warum ein neuer Signaturalgorithmus?

01

RSA und ECDSA sind Quanten-gebrochen

Shors Algorithmus berücksichtigt große Ganzzahlen und berechnet diskrete Logarithmen in Polynomzeit 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 (früher Dilithium-3) leitet seine Sicherheit von der Härte des Auffindens kurzer Vektoren in Modulgittern ab - 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 durch NIST

FIPS 204 wurde im August 2024 nach einem achtjährigen Standardisierungsprozess veröffentlicht. Der Algorithmus wurde in Hunderten von unabhängigen Forschungsgruppen implementiert, geprüft und verglichen und von nationalen Agenturen überprüft.

02 Details

Wie ML-DSA-65 in UltimaOS funktioniert.

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

01

Kontoauthentifizierung

Anmeldeherausforderungen werden mit dem privaten Schlüssel des Benutzers ML-DSA-65 signiert. Der Server überprüft den gespeicherten öffentlichen Schlüssel. Kein Passwort wird jemals über den Draht gesendet - der kryptographische Beweis ersetzt Passwörter vollständig.

02

Unterschriften der Einladung

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

03

Integrität des Auditprotokolls

Administrative Aktionen (Mitgliederentfernung, Rollenwechsel, Rechnungsaktualisierung) werden mit dem ML-DSA-65-Schlüssel des Akteurs signiert. Der Audit-Trail ist nur anhänglich und die Signaturen machen jede Manipulation erkennbar.

04

Überprüfung der Softwareaktualisierung

Jedes UltimaOS-Update wird kryptographisch signiert. Clients überprüfen die Signatur, bevor sie das Update durchführen.

03 Key points

Praktische Überlegungen.

  1. 01

    Key Generation ist schnell

    ML-DSA-65 Key Generation dauert etwa 0,1 ms auf einem modernen Laptop. Die Kontoerstellung erfolgt in weniger als 200 ms einschließlich Server-Roundtrip.

  2. 02

    Signaturen sind größer als ECDSA

    Eine ML-DSA-65-Signatur ist 3.309 Bytes - etwa 10x größer als eine typische ECDSA-Signatur (64 Bytes). Für ein chat/workspace-produkt ist dies unsichtbar; für hochvolumige protokolle wäre es wichtig.

  3. 03

    Verifizierung ist schnell

    Die ML-DSA-65-Signaturverifizierung ist schneller als die Signatur und läuft deutlich unter 1 ms. Der Server kann Tausende von Signaturen pro Sekunde pro Kern überprüfen.

  4. 04

    Öffentliche Schlüssel sind 1.952 Bytes

    ML-DSA-65 Public Keys passen in ein einzelnes UDP-Paket. Kontobezeichner umfassen einen Hash des öffentlichen Schlüssels sowie einen kurzen Anzeigenamen, wobei URLs und Bezeichner für den 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 (Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm, Parametersatz 65) ist das in FIPS 204 spezifizierte NIST-standardisierte Post-Quanten-digitale Signaturschema. Es ist der gitterbasierte Nachfolger von RSA und ECDSA für die Ära Post-Quanten-. (FIPS 204)

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

Short answer

Die "65" bezieht sich auf die Sicherheitsstufe NIST. ML-DSA-65 Ziele NIST Level 3 - entspricht in klassischen Sicherheitsbegriffen dem Bruch von AES-192 oder etwa 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. Der mathematische Aufbau ist identisch.

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

Short answer

ML-DSA-65 hat kleinere Tasten als RSA-4096 und eine ähnliche Signaturgeschwindigkeit, mit einer viel schnelleren Überprüfung. Im Gegensatz zu RSA-2048 bleibt ML-DSA-65 sicher gegen Quantenangriffe. Der Hauptkompromiss ist die Signaturgröße (3,3 KB vs ~256 Bytes).

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

Short answer

Für die Modul-Gitter-Probleme, auf denen ML-DSA-65 basiert, ist kein effizienter Quantenalgorithmus bekannt. Der Algorithmus wird seit über einem Jahrzehnt von der kryptographischen Gemeinschaft ohne signifikante Unterbrechungen untersucht.

Was ist FIPS 204?

Short answer

FIPS 204 ist der Federal Information Processing Standard, der im August 2024 von NIST 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 benutzerseitige Operationen verwendet.

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

Short answer

Das Team würde zu einem neuen Signaturschema migrieren (wahrscheinlich der nächste NIST-standardisierte Algorithmus).

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