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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zeitstempelung digitaler Daten.
Fernerhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens. – Zeitstempel
sind zeitabhängige
bzw. zeitdefinierende digitale Daten, mit denen die Existenz eines
bestimmten Datensatzes aus digitalen Daten vor einem bestimmten
Zeitpunkt bewiesen werden kann. Wenn ein Datensatz zu einem Zeitpunkt
T in vertrauenswürdiger
Art und Weise um eine Zeitangabe ergänzt und diese Daten mit einer
elektronischen Signatur versehen werden, so kann zu einem späteren Zeitpunkt
nachgewiesen werden, dass der Datensatz seit dem Zeitpunkt T unverändert existiert
hat bzw. nachträglich
manipuliert wurde.
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Wenn
die mit dem Datensatz verknüpfte
Zeitinformation eine hohe Beweiskraft haben muss, beispielsweise
für gerichtliche
Auseinandersetzungen, so ist in der Regel der Einsatz qualifizierter
Zeitstempel gemäß § 2 Nr. 14
SigG notwendig. Diese qualifizierten Zeitstempel werden von Zertifizierungsdiensteanbietern
(ZDA) angeboten, die bestimmte Anforderungen des Signaturgesetzes
(SigG) bzw. der Signaturverordnung (SigV) erfüllen müssen. Ein solcher qualifizierter
Zeitstempel ist gleichsam eine Bescheinigung des Zertifizierungsdiensteanbieters,
dass ihm bestimmte digitale Daten bzw. ein bestimmter digitaler
Datensatz zu einem bestimmten Zeitpunkt vorgelegen hat. Bei diesen
qualifizierten Zeitstempeln sollen Fehler und Manipulationen vermieden
werden, die bei selbsterzeugten Zeitstempeln bzw. nicht qualifizierten
Zeitstempeln eventuell möglich
sind. Beispielsweise müssen
zum Erhalt der Beweiskraft qualifizierter elektronischer Signaturen
gemäß § 17 SigV
regelmäßig qualifizierte
Zeitstempel eingesetzt werden. Für
das Ausstellen von qualifizierten Zeitstempeln werden in der Regel
verhältnismäßig hohe
Gebühren
erhoben. Wenn von einem Anwender eine Vielzahl von Datensätzen regelmäßig mit
qualifizierten Zeitstempeln versehen werden muss, so ist dies sehr
kostenaufwendig.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
mit dem eine Zeitstempelung digitaler Daten bzw. Datensätze mit
hoher Beweiskraft in einfacher und kostengünstiger Weise möglich ist.
Fernerhin liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens anzugeben.
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Zur
Lösung
des technischen Problems lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Zeitstempelung
digitaler Daten,
wobei ein Datensatz auf Anforderung einer
Anwenderstation von einer Anbieterstation zu einem Zeitpunkt T1 mit einem ersten qualifizierten Zeitstempel
TS1 zeitgestempelt wird,
wobei weitere
Datensätze
in der Anwenderstation zu späteren
Zeitpunkten ti(ti > T1)
mit selbsterzeugten Zeitstempeln Si zeitgestempelt
werden, wobei zur Erzeugung eines solchen selbsterzeugten Zeitstempels
Si zumindest ein von dem ersten qualifizierten
Zeitstempel TS1 abhängiger Wert verwendet wird,
und
wobei ein Datensatz, der von den selbsterzeugten Zeitstempeln abhängt, im
Anschluss daran auf Anforderung der Anwenderstation zu einem Zeitpunkt
T2(T2 > ti)
mit einem zweiten qualifizierten Zeitstempel TS2 zeitgestempelt
wird.
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Anwenderstation
meint im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung eines Anwenders,
beispielsweise einen Computer, in dem digitale Datensätze abgespeichert
sind, die in regelmäßigen Zeitabständen oder
bei Bedarf mit einem qualifizierten Zeitstempel versehen werden
können.
Anbieterstation meint eine geeignete Vorrichtung eines Zeitstempelanbieters,
die in der Lage ist, vertrauenswürdige
Zeitstempel zu erzeugen. Insbesondere kann die Anbieterstation von
einem Zertifizierungsdiensteanbieter (ZDA) gemäß Signaturgesetz zur Ausstellung
qualifizierter Zeitstempel betrieben werden. In der Regel funktioniert
die qualifizierte Zeitstempelung wie folgt. Der Datensatz wird von
der Anwenderstation, zweckmäßigerweise
in komprimierter Form (digitaler Fingerabdruck) zu der Anbieterstation übermittelt
und wird dort um die gesetzlich gültige Zeit ergänzt, mit
einer elektronischen Signatur versehen und als qualifizierter Zeitstempel
anschließend
wieder an die Anwenderstation übermittelt.
Der so erstellte qualifizierte Zeitstempel lässt Manipulationen zuverlässig erkennen.
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Wenn
im Rahmen der Erfindung von Zeitstempel bzw. qualifiziertem Zeitstempel
oder von der Erzeugung eines Zeitstempels die Rede ist, meint dies
die entsprechende elektronische Signatur über Nutzdaten und Zeitangabe
bzw. die Erzeugung der entsprechenden elektronischen Signatur über diese
Daten.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, dass zwischen dem Zeitpunkt T1 bzw. zwischen der Erzeugung des ersten
qualifizierten Zeitstempels TS1 und dem
späteren
Zeitpunkt T2 bzw. der Erzeugung des zweiten
qualifizierten Zeitstempels TS2 eine Vielzahl
von Datensätzen
mit selbsterzeugten Zeitstempeln Si versehen
werden können.
Der Erfindung liegt insoweit die Erkenntnis zugrunde, dass bewiesen
werden kann bzw. mathematisch bewiesen werden kann, dass ein selbsterzeugter
Zeitstempel in der Zeit zwischen zwei bestimmten qualifizierten
Zeitstempeln TS1 und TS2 erstellt
wurde. Insoweit kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens in vorteilhafter
Weise darauf verzichtet werden, für jeden abgespeicherten Datensatz
einen qualifizierten Zeitstempel anzufordern. Vielmehr reicht es
aus, in bestimmten zeitlichen Abständen, beispielsweise einmal
täglich,
jeweils nur einen qualifizierten Zeitstempel anzufordern. Auf diese
Weise wird eine erhebliche Kostenersparnis erreicht.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, dass ein vom ersten qualifizierten
Zeitstempel TS1 abhängiger Wert in jeden selbsterzeugten
Zeitstempel Si einfließt. Nach sehr bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung wird ein selbsterzeugter Zeitstempel Si mittels
einer kryptographischen Einwegfunktion mit dem ersten qualifizierten Zeitstempel
TS1 verknüpft. Bei der kryptographischen
Einwegfunktion mag es sich um eine kryptographische Hashfunktion
handeln. Vorzugsweise wird bei der Erstellung eines selbsterzeugten
Zeitstempels der Hashwert h (TS1) des ersten
qualifizierten Zeitstempels TS1 verwendet.
Der Hashwert h (TS1) wird also zur Erstellung
der Signatur Si des selbsterzeugten Zeitstempels
herangezogen.
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Es
liegt fernerhin im Rahmen der Erfindung, dass zumindest ein von
jedem selbsterzeugten Zeitstempel Si abhängiger Wert
mit dem zweiten qualifizierten Zeitstempel TS2 verknüpft wird.
Es fließt
also ein Wert jedes selbsterzeugten Zeitstempels in den zweiten
qualifizierten Zeitstempel TS2 bzw. in die
Signatur TS2 ein. Zweckmäßigerweise wird der zweite
qualifizierte Zeitstempel TS2 dabei mittels
einer kryptographischen Hashfunktion mit einem selbsterzeugten Zeitstempel
Si verknüpft
bzw. mit der entsprechenden Signatur Si verknüpft. Die
Verknüpfung
erfolgt bevorzugt für
jeden selbsterzeugten Zeitstempel. Vorzugsweise wird der Hashwert
h (Si) des selbsterzeugten Zeitstempels
Si mit dem zweiten qualifizierten Zeitstempel
TS2 verknüpft.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird gleichsam ein "Intervall-qualifizierter
Zeitstempel" zur
Verfügung
gestellt. Dieser "Intervall-qualifizierte
Zeitstempel" besteht
im Wesentlichen aus drei Zeitstempeln (TS1, Si und TS2) , die
durch eine kryptographische Hashfunktion h so in Beziehung gesetzt
sind, dass Si (aufgrund der Einwegeigenschaft
und Kollisionsresistenz von h) erst nach der Erstellung von TS1, und TS2 erst nach
der Erstellung von Si, erzeugt werden kann.
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Zur
Lösung
des technischen Problems lehrt die Erfindung fernerhin eine Vorrichtung
zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei
eine Vorrichtungskomponente zur Anforderung und zum Empfang qualifizierter
Zeitstempel von einer Anbieterstation vorgesehen ist, wobei eine
interne Uhr, eine Empfangsvorrichtung für externe Zeitsignale und eine
Vorrichtung zur Erstellung elektronischer Signaturen für die Erzeugung
selbsterzeugter Zeitstempel Si vorgesehen
ist, und wobei die Vorrichtung mit der Maßgabe eingerichtet ist, dass
eine Verknüpfung
zwischen einem selbsterzeugten Zeitstempel Si und
einem zuvor empfangenen ersten qualifizierten Zeitstempel TS1 herstellbar ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
handelt es sich also gleichsam um eine Signaturbox bzw. Zeitstempelbox,
in der verschiedene Datensätze
mit selbsterzeugten Zeitstempeln bzw. elektronischen Signaturen
versehen werden können.
Die Vorrichtung weist hierzu eine eigenständige Zeitquelle bzw. eine
interne Uhr, eine Empfangsvorrichtung zum Empfang externer Zeitsignale
und eine Vorrichtung zur Erstellung elektronischer Signaturen auf.
Nach sehr bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung fungiert das von der Physikalischen-Technischen-Bundesanstalt
ausgestrahlte DCF77-Signal als externe Zeitquelle, die regelmäßig mit
der internen Uhr verglichen wird und die Erstellung der Zeitstempel
nur bei Übereinstimmung
der beiden Zeitquellen zulässt.
Nach sehr bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung ist in der Vorrichtung eine Aufnahmeeinrichtung für einen
Datenträger
oder ein kryptographisches Sicherheitsmodul vorgesehen, durch das
die Erzeugung der selbsterzeugten Zeitstempel bzw. Signaturen erfolgt.
Nach sehr bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung werden zur Erstellung der selbsterzeugten Zeitstempel
bzw. Signaturen Chipkarten bzw. "Sichere Signaturerstellungseinheiten" im Sinne des § 2 Nr. 10
SigG verwendet.
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Nachfolgend
wird die Erfindung näher
erläutert:
Ein
Anbieter von Zeitstempeln TSS, beispielsweise ein Zertifizierungsdiensteanbieter,
erzeugt einen (qualifizierten) Zeitstempel TS normalerweise, indem
die Konkatenation aus bestimmten Daten d und einem Zeitattribut
t mit dem privaten Schlüssel
skTSS signiert wird: TS = SigTSS(d|t,
skTSS) (1)
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Durch
diesen qualifizierten Zeitstempel TS wird dokumentiert bzw. bewiesen,
dass die Daten d zum Zeitpunkt t beim Zertifizierungsdienstanbieter
vorgelegen haben. Der qualifizierte Zeitstempel TS beweist insbesondere,
dass die Daten d bereits vor dem Zeitpunkt t existiert haben.
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Sei
h: {0,1}* → {0,1}n eine
kryptographische Hashfunktion, so dass es bei gegebenem h(x) praktisch unmöglich ist,
x zu ermitteln (Einwegeigenschaft) und es praktisch unmöglich ist,
ein Paar x1, x2 zu
finden, für das
h(x1) = h(x2) gilt
(Kollisionsresistenz), dann induziert die Einwegeigenschaft und
Kollisionsresistenz von h eine relative zeitliche Ordnung zwischen
dem Argument und dem Funktionswert von h. Existiert der Wert h (x) zum
Zeitpunkt t, so impliziert die Einwegeigenschaft und die Kollisionsresistenz
von h, dass das Dokument x bereits vor dem Zeitpunkt t existiert
haben muss.
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A
sei ein interner Zeitstempeldienst des Anwenders, der mit einem
Signaturschlüsselpaar
(skA, pkA) ausgestattet
ist und r seien beliebige Daten. Dann gilt: TS1 = SigTSS(r|Ti1, skTSS) (2) S = SigA(h(TS1)|m|t, skA) (3) TS2 =
SigTSS(h(S)|T2,
skTSS) (4)
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Die
Signatur (2) wurde zum Zeitpunkt T1 und
die Signatur in (4) wurde zum Zeitpunkt T2 erstellt.
t sei der Zeitpunkt der Erstellung der Signatur in (3). Da bei der
Signatur in (3) der Hashwert h (TS1) des
qualifizierten Zeitstempels TS1 verwendet
wird, ist t > T1 (5)
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Auf
der anderen Seite fließt
der Hashwert h (S) der Signatur S aus (3) in den qualifizierten
Zeitstempel aus (4) ein. Deshalb ist t < T2 (6)
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Aus
(5) und (6) folgt schließlich,
dass A die Signatur S in (3) im offenen Zeitintervall zwischen T1 und T2 erzeugt
haben muss. Die Zusammenhänge
sind in der folgenden Abbildung dargestellt, die die relative zeitliche
Ordnung mittels Hashfunktion veranschaulicht.
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Sollen
nun mehrere Signaturen Si(1 ≤ i ≤ n) zwischen
den beiden qualifizierten Zeitstempeln erzeugt werden, so wird der
Zeitstempel TS1 in jede Signatur Si einbezogen und die verschiedenen Signaturen
Si wiederum in geeigneter Weise in den Zeitstempel
TS2 integriert. Dazu bietet sich die Verwendung
einer bekannten Stapelsignatur-Strategie (Pavlovski C.; Boyd C.:
Efficient Batch Signature Generation using Tree Structures, International
Workshop on Cryptographic Techniques and E-Commerce, CrypTEC'99, City University
of Hong Kong Press, S. 70 bis 77) an, die im Kern auf Merkle's Authentisierungsbaum
(Merkle, R.: Protocols for Public Key Cryptosystems, Proceedings
of the 1980 IEEE Symposium on Security and Privacy (Oakland, CA,
USA, April 1980), S. 122 bis 134) basiert. Hier werden die Signaturen
Si, wie in der nachfolgenden Abbildung angedeutet,
als Blätter
eines binären
Hashbaumes aufgefasst, wobei die Wurzel dieses Baumes schließlich im Rahmen
der Erstellung des qualifizierten Zeitstempels TS2 signiert
wird.
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Zur
Verifikation der Stapelsignatur muss einfach der Pfad vom entsprechenden
Blatt zur Wurzel durchlaufen und die Signatur der Wurzel überprüft werden.
Um den Pfad zwischen Blatt und Wurzel durchlaufen zu können, werden
die notwendigen Informationen für
jedes Blatt in Form eines reduzierten Hashbaumes abgelegt. Dieser
reduzierte Hashbaum besteht aus einer Folge von Wertepaaren, die
aus dem benachbarten Hashwert und der relativen Position (L für links
oder R für
rechts) desselben bestehen.
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Wie
diese reduzierten Hashbäume
gebildet werden, kann am besten anhand eines Beispieles veranschaulicht
werden. Betrachtet man den Hashbaum in der vorstehenden Abbildung,
dann besteht der reduzierte Hashbaum für das Blatt h(S1)
aus der Folge {(h(S2), R), (h(S3),
R)} . Für
das Blatt h(S2) besteht der reduzierte Hashbaum
aus der Folge {(h(S1), L), (h(S3),
R)}. Für
das Blatt h(S3) besteht der reduzierte Hashbaum
schließlich
aus einem einzigen Knoten {(h(h(S1)|h(S2)), L)}.
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Durch
die Kombination der beiden Ideen "Relative zeitliche Ordnung durch Hashfunktion" und "Stapelsignatur mit
binärem
Hashbaum" erhält man schließlich, wie
in der nachfolgenden Abbildung angedeutet, die "Intervall-qualifizierten Zeitstempel". Es ist erkennbar,
dass die Signaturen Si nach dem Zeitpunkt
T1 und vor dem Zeitpunkt T2 erstellt
worden sind.
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Um
einen in der vorstehenden Abbildung dargestellten "Intervall-qualifizierten
Zeitstempel" zu
erzeugen, geht man zweckmäßigerweise
folgendermaßen
vor:
- 1. Der vorherige qualifizierte Zeitstempel
TS1 fließt als signiertes Attribut
in die Signaturen Si ein.
- 2. Die Signaturen Si (1 ≤ i ≤ n) fließen in einen
erweiterten bzw. zweiten qualifizierten Zeitstempel TS2 ein, der
mit dem individuellen, zur speziellen Signatur Si gehörigen reduzierten
Hashbaum als unsigniertes Attribut in Si integriert
wird. Dies geschieht in folgenden Teilschritten:
2.1. Aus den
Si (1 ≤ i ≤ n) wird wie
in der obigen Abbildung zum binären
Hashbaum angedeutet ein Binärbaum
konstruiert.
2.2. Für
die Wurzel des Binärbaumes
wird ein qualifizierter Zeitstempel TS2 angefordert.
2.3.
Für jedes
Si (1 ≤ i ≤ n) wird der
Binärbaum
auf die relevanten Informationen reduziert. Das geschieht, indem
der Baum vom Blatt Si zur Wurzel durchlaufen
wird und in jedem Schritt der Hashwert des jeweiligen Geschwisterknotens
mit der zugehörigen
Richtung gespeichert wird.
2.4. Wurde der individuelle reduzierte
Hashbaum auf diese Art und Weise erzeugt, so kann er – zusammen mit
dem für
alle Blätter
gültigen
Zeitstempel der Wurzel – als
unsigniertes Attribut in den selbsterzeugten Zeitstempel Si integriert werden.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
lediglich wenige qualifizierte Zeitstempel bezogen werden müssen und
dass nichtsdestoweniger die Intervallzugehörigkeit des Erstellungszeitpunktes
der selbsterzeugten Zeitstempel – bei täglichem Bezug eines qualifizierten
Zeitstempels also das Erstellungsdatum der selbsterzeugten Zeitstempel – mit dem
hohen Beweiswert qualifizierter Zeitstempel versehen werden kann.
Das geschieht im Rahmen der Erfindung unter Verwendung einer kryptographischen
Hashfunktion. Der Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde,
dass auf einfache Weise der Beweis bzw. der mathematische Beweis
möglich
ist, dass die selbsterzeugten Zeitstempel zwischen den Zeitpunkten
T1 und T2 von zwei
qualifizierten Zeitstempeln liegen. Die Einwegeigenschaft der kryptographischen
Hashfunktion induziert gleichsam eine relative zeitliche Ordnung
zwischen den verschiedenen qualifizierten und selbsterzeugten Zeitstempeln.
So erhält
man erfindungsgemäß selbsterstellbare "Intervall-qualifizierte
Zeitstempel", bei
denen die Intervallzugehörigkeit
des Erstellungszeitpunktes mit dem hohen Beweiswert qualifizierter
Zeitstempel versehen ist.
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Es
liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
bzw. die Zeitstempelbox verschiedenen Benutzern zur Verfügung steht,
die Daten bzw. Datensätze
mit elektronischen Signaturen oder "Intervall-qualifizierten" Zeitstempeln versehen
lassen können.
Die Benutzer können
die entsprechenden Datensätze
der Zeitstempelbox auf elektronischem Wege zukommen lassen. – Nach einer
sehr bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann ein Benutzer der Zeitstempelbox auf elektronischem
Wege gleichsam eine formfreie Vollmacht schicken, die den Betreiber
der Zeitstempel- und Signaturbox autorisiert im Namen des Benutzers
bestimmte Rechtsgeschäfte
zu tätigen.
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Insbesondere
liegt es im Rahmen der Erfindung, übermittelte Dokumente so mit
einer Zeitangabe und einer qualifizierten elektronischen Signatur
gemäß § 2 Nr. 3
SigG zu versehen, dass das resultierende Dokument die elektronische
Form gemäß § 126a BGB
erfüllt
und somit die Schriftform gemäß § 126 BGB
in bestimmten Geschäftsprozessen
ersetzen kann. Die Signatur- bzw. Zeitstempelbox kann die elektronisch
erteilte Vollmacht auf verschiedene Art und Weise empfangen und
prüfen.
Insbesondere kann das Erteilen der Vollmacht per Mausklick, mittels
Benutzername und Passwort oder unter Verwendung elektronischer Signaturen erfolgen.
Der Benutzer möchte
erreichen, dass durch das bevollmächtigte Anbringen einer qualifizierten
elektronischen Signatur durch die Signaturbox ein Äquivalent
zur Schriftform (im juristischen Sinne) des elektronischen Dokumentes
hergestellt wird. Zur Herstellung dieser zur Schriftform äquivalenten
Form wird das Dokument mit einer bestimmten Form des Zeitstempels,
nämlich
unter Verwendung einer qualifizierten elektronischen Signatur, versehen.
Durch diese Art der Zeitstempelung wird nicht nur eine Zeitangabe
dokumentiert, sondern auch ein Äquivalent
zur Schriftform hergestellt.