Andmeturve Digiallkiri ja selle kasutamine

1. Andmeturve Digiallkiri ja selle kasutamine Marko Kõrv   

2. Dokument andmeallikana Korraldatud inimtegevus on aastasadu ja -tuhandeid põhinenud vahendatud (kuidagi üles kirjutatud) informatsioonil, mida nimetatakse kaandmeteks • Selliseid ülestähendusi, millel reeglina on • mingi (õiguslik) tähendus • kindel ning muutmatu seos • loojaga ja loomisajaga • nimetatakse dokumentideks Kuni viimase ajani mõeldi dokumendi all ilma erandita paberdokumenti

3. Digimaailma “sissetung” Tõsiasi:paberkandjal teabe maailm on viimastel aastatel (umbes 5 aastat) hakanud igal pool tasapisi asenduma digitaalteabe maailmaga • Erinevused: • Paberkandjal teave: kirjamärgid kantakse paberile, kust neid saab inimene otse, ilma vahendajateta lugeda • Digiteave: teave kodeeritakse kindlate reeglitega arvude 0 ja 1 jadadeks, mida hoitakse, edastatakse ja töödeldakse teatud seadmete arvutite vahendusel

4. Dokument on andmekogum, millelt nõuame vähemalt kahte omadust: • peame suutma hiljem kindlaks teha dokumendi loojat (ja enamasti ka loomisaega) • peame veenduma, et peale dokumendi loomist ei ole seda enam muudetud Neid omadusi koos võib nimetada dokumendi tõestusväärtuseks (evidentiary value of a document) Dokumendi tõestusväärtus Kui mingi teabekogumi korral ei ole mõlemad eelmainitud omadused tagatud, siis ei saa seda võtet dokumentide loomisel, säilitamisel ja kasutamisel pruukida

5. Paberdokumendi tõestusväärtusetagamine • Paberdokumendi seob ta loojaga omakäeline allkiri (handwritten signature) • Nii dokumendi andmed ise (dokumendi sisu) kui ka nendele kantud allkiri on seotud andmekandjaga (data carrier) kui paberilehega; sellele kandmise tehnika seob need ka omavahel Paberkandjal dokumendi tõestusväärtus on tagatud, kui selles sisalduv teave vastab kindlatele vorminõuetele ning on varustatud allkirjaga

6. Paberdokument

7. Digidokumendi tõestusväärtus: tõsine probleem Lähtekoht: Digitaalne andmekogum on arvutis üksnes bitijada ehk faili kujul, mis ei ole ühegi konkreetse andmekandjaga seotud. Nii dokumendi sisu kui ka ka allkirja saab mõlemat lihtsalt muuta Järeldus (karm reaalsus): digiteabe juures ei saa kasutada paberdokumentidest tuttavat (käsitsi kirjutatud) allkirja – puudub teabekandja ja seetõttu ei saa tagada allkirja autentsust (võltsimatust) ja seeläbi dokumendi tõestusväärtust

8. Digitaalne andmekogum

9. Võimalik lahendus – digiallkiri Digitaalsete teabekogumite juures on alternatiivne võimalus kasutada sellist allkirjalaadset (allkirja omadustega) mehhanismi, mis on seotud matemaatiliste seoste abil teabe (bittide) endaga, mitte selle kandjaga Seda võtet nimetatakse digitaalallkirjaks (digiallkirjaks) ehk digitaalsignatuuriks (digital signature), mis on maailmas laialt kasutusel tavaallkirja asendajana

10. Digiallkirja olemus Digiallkiri (digital signature) on digidokumendile (digitaalkujul olevale andmekogumile) lisatav andmekogum, mille loob dokumendi allkirjastaja (signeerija) dokumendist ja tema ainuvalduses olevast privaatvõtmest (isiklikust võtmest) lähtudes Digiallkirja loomisel kasutatakse avaliku võtmega krüptograafia meetodeid (täpsemalt asümmeetrilist krüptoalgoritmi)

11. Avaliku võtmega krüptoalgoritm Avaliku võtmega krüptoalgoritm (public key cryptoalgorithm) ehk asümmeetriline krüptoalgoritm (asymmetric cryptoalgorithm) kasutab kahte võtit– esimese võtmega šifreeritud teave on dešifreeritav vaid teise võtmega ja vastupidi. Ühest võtmest teist ei ole võimalik leida Nimetatud võtmeid nimetatakse tavaliselt avalikuks võtmeks ja privaatvõtmeks (public and private key).

12. Avaliku võtmega krüptoalgoritmikasutamine signeerimisel (digiallkirja andmisel)

13. Digiallkirja andmise põhimõtted Digiallkirja andmiseks (ehk signeerimiseks) peab selle andjal olema (avaliku võtmega krüptoalgoritmi) võtmepaar (keypair), mis koosneb privaatvõtmest (isiklikust võtmest) avalikust võtmest Mõlemad võtmed on digitaalsed andmekogumid Privaatvõtmega antud digiallkirja ja saab sellele vastava avaliku võtmega verifitseerida

14. Võtmepaari loomine

15. Krüprograafiline sõnumilühend ehk krüptoräsi(cryptographic message digest, hash, fingerprint) on ükskõik kui pikast sõnumist (failist) teatud matemaatiliste eeskirjade järgi arvutatav lühike (tavaliselt 160 bitti) teabekogum Krüptoräsi ehk sõnumilühend See seos on ühesuunaline (one-way): etteantud räsi korral ei ole võimalik tuletada faili, millele see räsi vastab Järeldus. Kui failiräsi vastab failile, võime olla igal juhul kindlad, et lühend on arvutatud kindlasti sellest failist ega mitte millestki muust etteantud faili

16. Digiallkirja ei anta tavaliselt mitte pikale dokumendile, vaid selle dokumendist arvutatud räsile Krüptoräsi roll digiallkirjas See võimaldab hoida kokku aega: pikale dokumendi allkirja andmisel võtab avaliku võtmega krüptoalgoritmi pruukimine palju aega Kuna krüptoräsi põhjal ei ole võimalik konstrueerida sõnumit, siis võime olla kindlad, et räsile antud digiallkiri on sama hea kui (pikale) dokumendile endale antu

17. Digiallkirja andmine

18. Digiallkirja verifitseerimine

19. Privaatvõti ja selle kasutamine Igaüks, kel on olemas privaatvõti, saab sellega võtme omaniku nimel digiallkirju anda NB! Seega tuleb privaatvõtit hoida väga hoolsalt, vältides selle volitamatut kasutamist Vahel hoitakse seda spetsiaalses riistvaraseadmes, nt kiipkaardis (chipcard) koos krüpteerimisalgoritmiga, millest ei saa seda välja lugeda, vaid üksnes kasutada Nt Eesti ID kaart on kujundatud krüptograafilise kiipkaardina

20. Privaatvõti kiipkaardina

21. Sertifitseerimisteenuse vajadus Eeltoodud võte (avaliku võtmega krüptograafia) võimaldab siduda dokumendi selle andja võtmepaariga (avaliku võtmega) Meid huvitab aga dokumendi sidumine allakirjutaga (täpsemini tema isikuandmetega, nt nimega, isikukoodiga vms) Lahendus: peame siduma isiku (isikuandmed) tema avaliku võtmega (mille kaudu ta on siis seotud ka digiallkirja endaga)

22. Isiku isikuandmete sidumist tema avaliku võtmega) nimetatakse sertifitseerimiseks (certification) Digitaaldokumenti, mis seob isiku isikuandmed tema avaliku võtmega, nimetatakse sertifikaadiks (certificate) Sertifitseerimine, selle põhimõtted Sertifikaadi väljaandmisega tegelevad spetsiaalsed sertifitseerimiskeskused ehk sertifitseerimisteenuse osutajad (certification authorities, CA)

23. Sertifitseerimise põhimõtted

24. Sertifikaat (certificate) on sertifitseerimisteenuse osutaja poolt alla kirjutatud (signeeritud) digidokument, mis sisaldab sertifikaadi omaniku isikuandmeid, avalikku võtit ja sertifikaadiga seotud andmeid (sertifitseerimiskeskuse andmeid, kehtivusaega jm) Sertifikaat NB! Avalike võtmete asemel levitatakse üldjuhul sertifikaate. Igaühel, kes tahab digiallkirja kontrollida, peab allkirja andja sertifikaat olemas olema

25. Lähtekoht: me ei saa välistada olukordi, kus privaatvõti (isiklik võti) väljub selle omaniku ainuvaldusest Kui see on toimunud, siis saab volitamata isik allkirja omaniku nimel (digi)allkirju anda Eelnev mudel: tekkivad probleemid Ainus lahendus: tuleb lubada sertifikaate tühistada Järeldus: me peame arvet pidama kõikide väljaantud sertifikaatide kehtivusaja üle ning panema igale sündmusele juurde tõestusomaduste ajalipikud

26. Lahendus probleemile: kaks vajalikku mehhanismi Järeldus: tuleb kasutada mehhanisme, mis • võimaldavad hiljem tõestada sertifikaatide kehtivust mingil varasemal ajahetkel (kehtivuskinnitus, harva ka tühistuslist) • võimaldavad hiljem tuvastada dokumentide signeerimisaega (ajatempel) Lahenduseks vajalik nõue (dokumentide pikaajalise tõestusväärtuse nõue): kord digiallkirjaga varustatud dokumendi ehtsust võib sageli olla vajalik tõestada veel pikka aega kauges tulevikus

27. Ajatempel (time-stamp) on andmekogumile (dokumendile, failile vm) lisatud täiendav andmekogum, mis võimaldab selle loomisaega võrrelda teiste andmekogumite loomisaegadega (signeerimisaegadega) Esimene mehhanism: ajatempel Ajatempleid väljastavad kindla funktsiooniga ajatemplikeskused ehk ajatempliteenuse osutajad (time-stamping authorities) Järjekordse ajatempli arvutab ajatempli teenuse osutaja kahest allikast: • talle saadetud andmekogumist • eelmisest väljaantud ajatemplist

28. Ajatempli põhimõtted Selline aheldamise võte võimaldab tekitada olukorra, kus juba väljaantud ajatemplite vahele ei saa hiljem välja anda uut ajatemplit ja juba väljaantud ajatempleid ei saa muuta: • kõik ajatemplid, nende väljastamise reeglid ja kasutatavad algoritmid on avalikud • Ajatempliteenuse osutajaga võetakse ühendust onlainis digiallkirja andmise hetkel

29. Esmapilgul kõlbav mehhanism: sertifikaatide tühistuslist Sertifikaatide tühistuslisti (certificates’ revocation list) võiks pidada sertifitseerimiskeskus, sinnasaaks kanda andmed kõikide väljaantud sertifikaatide kohta, mida saaks hiljem onlainis kontrollida Sellise listi olemasolu võimaldaks onlainis kontrollida (ja vahel ka tõestada) sertifikaatide kehtivust mingil varasemal ajahetkel Miks säärane lahendus on ikkagi väga ebasobiv?

30. Tühistuslisti suured puudused Dokumendi allkirja õigsuse kontrollimiseks on vaja sooritada onlain-päring sertifitseerimiskeskusse või mujale Raskused juhul, kui sertifitseerimiskeskus on oma tegevuse lõpetanud (dokument peab kehtima jääma, mitte õhku rippuma!) Kui sertifikaate on välja antud palju, siis on listi pidamine ja sellest teabe otsimine mahukas töö — ta vajab väga suure läbilaskevõimega infosüsteeme (iga kirja kontrollimise e verifitseerimise juures tehakse üks onlain-päring!) Dokumendi verifitseeritavus võiks säilida koos dokumendi endaga, mitte sellest lahus! Järeldus: tühistuslist ei sobi e-maailma!

31. Sobiv teine mehhanism: kehtivuskinnitus Kehtivuskinnituse saamine on digitõestuse saamine, et digiallkiri on moodustatud kehtivas sertifikaadis sisalduvale avalikule võtmele vastava privaatvõtmega Kujutab endast onlain-teenust, mis töötab iga sertifitseerimisteenuse osutaja juures Võimaldab üle saada tühistuslisti puudustest Ajalooliselt on seda nimetatud ka elektroonilise notari kinnituseks

32. Kehtivuskinnituse võtmine tehakse onlainis ja tavaliselt vahetult pärast digiallkirja andmist.Selle eemärk on varustada digidokument vastava lisarekvisiidiga Kehtivuskinnitus Kehtivuskinnituse olemasolu (allkirja sabas) tõestab, et dokumendile kantud digiallkiri on tehtud dokumendi signeerimisel kehtiva sertifikaadi baasil NB!Peale seda ei ole vaja digiallkirja verifitseerimiseks teha enam mingeid onlain-päringuid ega vajalik mingit võrguühendust!

33. Digiallkirjaga digidokument koos vajalike (lisa)rekvisiitidega

34. Sertifitseerimise infrastruktuur (certification infrastructure) ehk avaliku võtme infrastruktuur (public key infrastructure, PKI) kujutab endast digiallkirja andmiseks ja kontrollimiseks vajaminevaid teenuseid, mida on neli: • sertifitseerimisteenus • ajatempli teenus • kehtivuskinnituse teenus • teenuste korraldamise ja koordineerimise teenus (tavaliselt riiklik) Sertifitseerimise infrastruktuur Digiallkirja turvaliseks andmiseks on hädavajalik kõigi nelja teenuse toimimine

35. Andmekogum (dokument) ja vorming Digitaalne andmekogum— informatsiooni esitus bitijadana, st jadana, mis koosneb märkidest 0 ja 1. (arvutis nimetatakse neid kogumeid tihti failideks) Vorming(format) — eeskiri andmete tõlgendamiseks kas vahetult informatsiooniks või mingiks traditsiooniliseks vahepealseks esituseks ehk teabe liigiks (tekst, pilt, heli, video) Igasugune informatsioon on arvutites (infotehnilistes seadmetes) esitatud alati digitaalkujul kindlates kokkuleppelistes vormingutes kogumitena (failidena)

36. Vorming ja tähendus, I Vorming (kokkuleppeline vorming) annab andmetele (andmekogumine, dokumendile) tähenduse • Arvutite ja digiandmetega seotud kontekstis on vorming eeskiri, kuidas mingi valdkonna informatsioon on esitatud digikujul ehk bitijoruna • Näiteks: • Tekstikujul teabe vormingud:DOC, RTF, TXT, WP jne • Pildikujul teabe vormingud:GIF, JPG , TIFF, BMP jne • Heli vormingud:WAv, AU, MP3, RM jne • Video vormingud:MPG (MPEG), RM, AVI jne

37. Vorming ja tähendus, II Erinevaid vorminguid toetavad arvutis erinevad programmid (tarkvaravahendid), mis lubavad teavet salvestada, inimesele kogetavaks teha (nt näidata), muuta jm Lõppkasutaja ei tea tavaliselt vormingu ”hingeelust” mitte midagi, ta seostab seda teatud tarkvaratootega, mis suudab teatud faili ”lugeda” Lõppkasutaja näeb tihti vaid ekraanipilti ehk adekvaatkuva (WYSIWYG – What You See Is What You Get)

38. Nõuded digiallkirjastatava dokumendi vormingule Digiallkiri on infotehniliselt seotud bitijadaga, kuid olemuse poolest tuleb ta siduda dokumendi sisuga (tekst, pilt, hüpertekst vm) Järeldus: digiallkirjaga varustatud dokumendil peab olema ühene tähendus: bitijada ei tohi saada interpreteerida mitut moodi • Kaks kohustuslikku tingimust: • Kasutatava failivormingu kirjeldus peab olema avalik • Dokumendi sees peab olema viide vormingule

39. Sobivad kõik, mille kirjeldused on avalikud ja üheselt mõistetavad; tekstivormingutest nt: Sobivad vormingud: näited • HTML (veebis kasutatav märgiskeel, vajalik viide versioonile) • XML (suure tulevikuga märgiskeel, märgised on erinevalt HTMList semantika-, mitte süntaktikapõhised, mis loob suured võimalused • RTF (Rich Text Format), praegu laiali kasutusel tekstivorming • ASCII (piirartud võimalustega “vana hea” tegija)

40. Mittesobiv vorming: Mircosofti DOC Peapuudus: vormingu kirjeldus ei ole avalik (küsige Microsoftilt, miks...) • iga MS Office’il on oma teistest erinev DOC vorming, failist reeglina see ei selgu, millist on soovitud kasutada • saab koostada dokumendi, mille kuvand (adekvaatkuva) on igas erinevates Office’i versioonides drastiliselt erineb • saab koostada dokumendi, mille kuvand sõltub arvutist, kellaajast jpt asjadest • dokument võib sisaldada kasutaja eest peidetud osi, mida kuvandis ei näidata üldse

41. Digiallkirja juures vajavad õiguslikult reguleerimist: Õiguslik reguleerimine • tingimused, millele peab vastama võtmepaar • kes ja kuidas saavad teha sertifitseerimist • kes ja kuidas annavad välja ajatempleid • kes korraldab nimetatud tegevusi ja peab järelevalvet Alles tehnilise valmisoleku ja piisava õigusliku reguleerimise korral saame öelda, et digiallkirjaga varustratud digidokumentidel on samasugune õiguslik tähendus kui omaköelise allkirjaga varustatud paberdokumentidel

42. Digitaalallkirja seadus võeti Riigikogus vastu 8. märtsil 2000 ja jõustus sama aasta detsembris Seadus ütleb, et digiallkirjaga varustatud digodokumentidel on omakäelise allkirjaga varustet paberdokumentidega sama õiguslik staatus, kui on täidetud rida tingimusi Ajatempliteenus on selle järgi digiallkirjaga lahutamatult seotud Nii sertifitseerimisteenus kui ka ajatempliteenus on antud erasektorile Digiallkiri ja Eesti, I

43. Sertifitseerimise riiklikku registrit peabMajandus- ja Kommunikatsiooniministeerium ja see peab arvet sertifitseerimisteenuse osutajate ja ajatempliteenuse osutajate üle, mis on delegeeritud erasektorile Sama register koordineerib ajatempli teenuse osutajate ajatempleid, tehes need omavahel võrreldavaks Digiallkiri ja Eesti, II

44. 2001. aasta veebruaris võttis Vabariigi Valitsus vastu määruse “Asjaajamiskorra ühtsed alused”, mis lubab avalikus sektoris kasutada paberkandjal dokumentide kõrval ka digiallkirjaga varustatud digidokumente Oktoobris 2001 registreeriti sertifitseerimise riiklikus registris esimene sertifitseerimisteenuse osutaja – Sertifitseerimiskeskuse AS Digitaalallkiri ja Eesti, III

45. 2002. aasta algul hakati välja andma ID kaarte: turvalisi digitaalallkirja andmise vahendeid. Praegu on välja antud üle miljoni kaardi • 2002 oktoobri algul tuli Sertifitseerimiskeskuse AS välja digitaalallkirja praktilise teenusega DigiDoc (viited http://www.id.ee/) Digitaalallkiri ja Eesti, IV Meil on neli aastat olnud võimalus praktikas digiallkirja anda ja digiallkirjaga digidokumente ka kasutada