Kryptosystem

Herzstück der ParTCP-Plattform ist ein asymmetrisches Kryptosystem, das für das Signieren von Nachrichten und das Verschlüsseln von Nachrichtenelementen verwendet wird. ParTCP 1.0 spezifiziert folgende Verfahren für die Umsetzung dieses Kryptosystems:

• Signieren und Verifizieren mittels Ed25519 bzw. Curve25519 (RFC 7748)

• Schlüsselaustausch mittels X25519

• Verschlüsselung mittels AES-256 (CTR-Modus)

Universelle öffentliche Schlüssel

Um den Umgang mit Teilnehmeridentitäten zu erleichtern, setzt ParTCP das Vorhandensein von universell einsetzbaren öffentlichen Schlüsseln voraus. Das heißt, auch wenn das verwendete Kryptosystem (wie in ParTCP 1.0 der Fall) unterschiedliche Schlüsselpaare für das Signieren und das Verschlüsseln von Daten erfordert, tritt nach außen nur ein einzelner Schlüssel in Erscheinung.

Um aus den zwei öffentlichen Schlüsseln einen zu machen, wird in ParTCP 1.0 folgende (in Pseudocode ausgedrückte) Formel verwendet:

pubKeyUniversal = base64_encode( concat( pubKeySign, pubKeyCrypt ) )

Das heißt, die öffentlichen Schlüssel für das Signieren und Verschlüsseln werden als binäre Bytefolgen aneinandergehängt und dann mittels base64-Kodierung in eine ASCII-Zeichenfolge umgewandelt.

Ein Trennzeichen zwischen den beiden Schlüsseln ist nicht erforderlich, da die Längen der Schlüssel feststehen (32 Byte). Um aus dem zusammengefassten Schüssel die beidenTeilschlüssel zu ermitteln, muss die Bytefolge nach der base64-Dekodierung an der entsprechenden Byteposition getrennt werden.

Signaturen

Um eine elektronische Signatur in eine Nachricht einzubinden, wird die binäre Bytefolge mittels base64-Kodierung in eine ASCII-Zeichenfolge umgewandelt und dann als eigene Zeile mit dem Präfix Signature: am Anfang der Nachricht eingefügt.

Um eine signierte Nachricht zu verfizieren, wird die erste Zeile entfernt, um die ursprüngliche Nachricht zu erhalten. Aus der entfernen Zeile wird das Präfix entfernt und der übrige Teil mittels base64-Dekodierung in eine binäre Bytefolge umgewandelt.

Vor dem Erstellen und Verifizieren einer Signatur ist sicherzustellen, dass alle Zeilenumbrüche innerhalb der Nachricht durch einfache Linefeed-Zeichen (ASCII-Wert 10) repräsentiert werden und sich keine Carriage-Return-Zeichen (ASCII-Wert 13) in der Nachricht befinden.

Verschlüsselung

ParTCP setzt beim Umgang mit verschlüsselten Daten voraus, dass diese für sich selbst stehen und für die Entschlüsselung keine Informationen erforderlich sind außer der Absenderangabe bzw. des öffentlichen Schlüssels, der für die Verschlüsselung verwendet wurde. Da eine sichere AES-Verschlüsselung die Übermittlung eines zufällig erzeugten Initialisierungsvektors erfordert, definiert ParTCP 1.0 folgende Formel, um den Initialisierungsvektor in die verschlüsselten Daten einzubinden:

encryptedFinal = concat(
        base64_encode( iniVector ),
        ':',
        base64_encode( encryptedRaw )
)

Um die endgültige verschlüsselte Zeichenkette zu erzeugen, werden die binären Bytefolgen des Initialisierungsvektors und der rohen verschlüsselten Daten jeweils mittels base64-Kodierung in ASCII-Zeichenfolgen umgewandelt und dann mit einem Doppelpunkt als Trennzeichen aneinandergehängt.