Was ist ein digitales Zertifikat?

In der modernen und zunehmend vernetzten Welt spielen digitale Zertifikate eine entscheidende Rolle. Die elektronischen Dateien können die Identität von Personen, Geräten, Anwendungen und Organisationen verifizieren. Dadurch schaffen sie eine zusätzliche Schutzebene für digitale Assets und sorgen für mehr Vertrauen bei Transaktionen im Internet. Darüber hinaus lässt sich der Datenverkehr im Netz über digitale Zertifikate verschlüsseln. Erfahren Sie hier von der Definition über den Aufbau bis hin zur Verwendung alles, was Sie über digitale Zertifikate wissen müssen.  

Definition: digitales Zertifikat

Ein digitales Zertifikat ist eine Art elektronischer Personalausweis, den eine staatlich anerkannte Zertifizierungsstelle (CA) in Dateiform erstellt. Es authentifiziert die Identitäten von Personen, Objekten oder Organisationen mit Hilfe eines kryptografischen Schlüsselpaars. Dabei kann es sich um Benutzer und Benutzerinnen, Geräte, Netzwerke, Websites, Server, Unternehmen oder Behörden handeln.  

Außerdem sorgen digitale Zertifikate über mathematische Verschlüsselungstechniken für eine sichere Datenübertragung. Dadurch bilden sie auch die Basis für eine Public Key Infrastructure (PKI) mit vertrauenswürdigen Identitäten und sicheren Verbindungen.  

Bestandteile eines digitalen Zertifikats

Ein digitales Zertifikat besteht aus allen notwendigen Informationen über die Identität des Adressaten, also die zu authentifizierenden Personen, Objekte oder Unternehmen. Außerdem enthält es Daten über den Aussteller. Es wird als X.509-Zertifikat erstellt und eignet sich als ITU-T-Standard für den Einsatz in Public-Key-Infrastrukturen. Der X.509-Standard definiert auch den spezifischen Aufbau und die Bestandteile eines digitalen Zertifikats:  

• X.509-Version: Die jeweilige Version spezifiziert die Art der Daten, die im Zertifikat enthalten sein müssen.  

• Seriennummer: Die ausstellende CA versieht das digitale Zertifikat mit einer eindeutigen Kennung.  

• Signaturalgorithmus: Die ID des Algorithmus, mit dem die CA das Zertifikat signiert.  

• Name des Ausstellers: Benennt die ausstellende CA.  

• Gültigkeitsdauer: Der Zeitraum, in dem das Zertifikat gültig und vertrauenswürdig ist mit Start- und Enddatum.  

• Subjekt Name: Der Name des Zertifikatsinhabers.  

• Betreff: Dieses Feld enthält die Informationen zum öffentlichen Schlüssel und identifiziert, den mit ihm verbundenen Algorithmus.  

• Erweiterungsoptionen: Zusätzliche Felder mit weiteren Informationen zur Verwendung und den Einschränkungen des Zertifikats, beispielsweise die eindeutige ID des Ausstellers und des Inhabers.  

Wie funktioniert ein digitales Zertifikat?

Technisch funktionieren digitale Zertifikate über ein kryptografisches Schlüsselpaar, also über mathematische Verschlüsselungsverfahren mit einem privaten und einem öffentlichen Schlüssel. Dabei koppelt das digitale Zertifikat den öffentlichen Schlüssel an eine bestimmte Identität. Diese Identität wird von einer Zertifizierungsstelle als vertrauenswürdiger Drittpartei bestätigt.  

Der Prozess folgt dabei typischerweise diesen Schritten:  

1. Generierung des Schlüsselpaars mit privatem und öffentlichem Schlüssel. 
2. Übermittlung des öffentlichen Schlüssels und den notwendigen Informationen für die Identifizierung an eine Zertifizierungsstelle bei gleichzeitiger Geheimhaltung des privaten Schlüssels.  
3. Prüfung der Identität durch die Zertifizierungsstelle, beispielsweise über Dokumente, Telefonate oder persönliche Treffen. 
4. Erstellung des digitalen Zertifikats inklusive des öffentlichen Schlüssels und der Identitätsinformationen. 
5. Signatur des Zertifikats mit privatem Schlüssel der CA als Echtheitsbeweis.  
6. Ausstellung des Zertifikats an den Zertifikatsinhaber. 
7. Sichere Kommunikation mit dem Zertifikatsinhaber über den öffentlichen Schlüssel im Zertifikat für die Verschlüsselung von Nachrichten und die Überprüfung von digitalen Signaturen. 

Privater Schlüssel

Der Inhalt des privaten Schlüssels oder Private Keys ist geheim und nur dem jeweiligen Nutzer bekannt. Über den privaten Schlüssel lassen sich Daten entschlüsseln, die mit dem passenden öffentlichen Schlüssel encodiert wurden. Außerdem ermöglicht er digitale Signaturen.  

Beim Datenversand kann der Absender die Informationen mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers verschlüsseln. Der Empfänger kann sie wiederum nur mit Hilfe des passenden privaten Schlüssels lesen. Das stellt sicher, dass nur der beabsichtigte Empfänger auf die Informationen zugreifen und sie lesen kann. 

Öffentlicher Schlüssel

Im Gegensatz dazu ist der öffentliche Schlüssel oder Public Key frei zugänglich und für alle einsehbar. Mit ihm lassen sich Daten verschlüsseln und digitale Unterschriften verifizieren. Wie bereits beschrieben, verschlüsselt ein Absender eine vertrauliche Nachricht über den öffentlichen Schlüssel des Empfängers. Nur der entsprechende private Schlüssel kann den Inhalt der Nachricht offenlegen. Wenn eine Nachricht dagegen mit einem privaten Schlüssel signiert wird, verifiziert der dazugehörige öffentliche Schlüssel die Unterschrift.  

Verwendungsmöglichkeiten von digitalen Zertifikaten

Digitale Zertifikate haben vielfältige Verwendungsmöglichkeiten und können einen entscheidenden Unterschied für die notwendige Cybersicherheit bei der digitalen Kommunikation und der Sicherung von Geräten und Anwendungen machen.  

Insbesondere in Anbetracht der Tatsache, dass Ransomware-Angriffe und die Ausnutzung von Schwachstellen in den letzten Jahren immer häufiger geworden sind. „Diese Phänomene treten nicht mehr nur vereinzelt auf, sondern sind insgesamt Teil des unternehmerischen Alltags geworden“, heißt es im Entwurf für das NIS2-Umsetzungsgesetz vom 22.07.2024. Dasselbe gilt für die Compliance mit Gesetzen und Richtlinien wie NIS2 und dem Cyber Resilience Act (CRA).   

Digitale Signatur

Mit Hilfe von digitalen Zertifikaten lässt sich die Authentizität und Integrität von elektronischen Dokumenten sicherstellen. Das wiederum sorgt für eine vertrauenswürdige digitale Kommunikation und sichere Transaktionen. 

Für eine digitale Signatur wird zunächst der Hash-Wert des Dateiinhalts berechnet. Er ist eine Art digitaler Fingerabdruck, wird im nächsten Schritt mit dem privaten Schlüssel des Dokumentinhalts verschlüsselt und dann der ursprünglichen Datei als digitale Signatur hinzugefügt.  

Die digitale Signatur lässt sich wiederum über den öffentlichen Schlüssel des Anwenders entschlüsseln und zeigt so den Hash-Wert und damit den Inhalt des Dokuments an. Stimmen die Originaldatei und der Inhalt der digitalen Signatur überein, ist die Signatur gültig und die Integrität des Dokuments bestätigt. 

E-Mail-Signatur und Verschlüsselung

Bei der digitalen Kommunikation über E-Mails helfen die sogenannten S/MIME-Zertifikate dabei, die Nachrichten zu signieren und zu verschlüsseln.  

1. Zum einen authentifizieren sie, dass die E-Mail tatsächlich vom angegebenen Absender stammt.  
2. Zum anderen können diese digitalen Zertifikate den Inhalt einer E-Mail verschlüsseln, damit wirklich nur der vorgesehene Empfänger sie lesen kann.  

So können S/MIME-Zertifikate bestätigen, dass weder der Absender noch der Inhalt der E-Mail bei der Übertragung manipuliert wurde und schützen beispielsweise effektiv vor Man-in-the-Middle-Angriffen.  

Websites

Sichere Internetverbindungen über SSL/TLS-Protokolle funktionieren nur mit digitalen Zertifikaten. Jede Website mit einer HTTPS-Adresse und dem uns wohlbekannten Vorhängeschloss in der Browserleiste verwendet SSL/TLS. Sie hosten es auf ihrem Ursprungsserver und senden das digitale Zertifikat automatisch an alle Geräte, die die Website aufrufen.  

SSL-Zertifikate von Websites schützen Benutzerdaten, verifizieren den Inhaber der Seite und verhindern, dass gefälschte Versionen in Umlauf geraten. All das soll nicht zuletzt das Vertrauen der Benutzer in die Website und ihre Dienste stärken.  

Zusammenfassung

Digitale Zertifikate machen unsere digitale Welt auf vielfältige Weise sicherer. Das zeigt sich schon bei der Authentifizierung von natürlichen oder juristischen Personen oder Objekten – egal, ob es sich dabei um eine Website, einen Computer oder ein IoT-Gerät handelt. Überall dort, wo innerhalb einer Organisation besonders viele Personen oder Objekte sensible Daten über das Internet verschicken, spielt der Schutz vor Manipulationen oft auch eine besonders wichtige Rolle.  

Ein einzelnes digitales Zertifikat schützt immer den jeweiligen Benutzer, das spezifische Gerät oder den Dateiinhalt bei einer konkreten Übertragung. Wer digitale Zertifikate in großer Menge nutzt, beispielweise als Bestandteil von PKI-Plattformen für Mitarbeitende und IoT-Anlagen, spinnt ein dichtes Netz aus sicheren Verbindungen zwischen authentifizierten und autorisierten Benutzern.  

FAQ zum digitalen Zertifikat

Wie bekomme ich ein digitales Zertifikat?

Ein digitales Zertifikat können Sie von einer Zertifizierungsstelle (Certificate Authority, CA) ausstellen lassen. Diese vertrauenswürdigen Organisationen oder spezialisierten Unternehmen geben die Zertifikate heraus und überprüfen sie. 

Grundsätzlich können sogar selbst digitale Zertifikate erstellen. Selbstgezeichnete Zertifikate lassen sich über das Web-of-Trust-System durch ein Netz von gegenseitigen Signaturen bestätigen. Sie bieten grundsätzlich aber nicht dasselbe Maß an Vertrauen wie von einer CA ausgestellte Zertifikate.  

Was bestätigt ein digitales Zertifikat?

Ein digitales Zertifikat bestätigt die Identität einer Person beziehungsweise eines Objektes mit Hilfe eines mathematischen Verschlüsselungsverfahrens. So können Unternehmen und Organisationen sicherstellen, dass sich nur vertrauenswürdige Geräte und Benutzer mit ihren Netzwerken verbinden und die Integrität von Daten bei der Übertragung schützen. 

Warum haben digitale Zertifikate eine Gültigkeitsdauer?

Je länger ein Zertifikat gültig ist, desto mehr Zeit haben Hacker, private Schlüssel zu knacken und so Identitäten und mit ihnen verbundene Funktionen zu kontrollieren. Je schneller ein Zertifikat ungültig wird, desto früher werden Updates und Änderungen eingespielt, die vor Cyberangriffen schützen können.  

Wie wird ein digitales Zertifikat überprüft?

Ein digitales Zertifikat wird mit Hilfe eines kryptografischen Schlüsselpaars über folgende Punkte auf seine Gültigkeit geprüft: 

• Signatur 

• Gültigkeitsdauer 

• Widerrufsstatus in der Certificate Revocation List (CRL)  

• Vertrauen in den Zertifikatspfad 

Wenn einer dieser Schritte fehlschlägt, ist das Zertifikat ungültig. Die Verbindung schlägt fehl und die Software zeigt eine Fehlermeldung oder Warnung an.