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LMS und HSS (Leighton-Micali-Signaturen)

Das zustandsbehaftete hashbasierte Signaturverfahren aus RFC 8554 und NIST SP 800-208, bei dem ein Merkle-Baum aus Winternitz-Einmalschlüsseln eine feste Anzahl von Nachrichten signiert und HSS für mehr Signaturen Bäume übereinander stapelt.
Auch geschrieben alsLMSHSSLeighton-MicaliRFC 8554

Ein Baum der Höhe 10 bis 25 ergibt 2¹⁰ bis 2²⁵ Signaturen pro Schlüssel; der Winternitz-Parameter wägt Signaturgröße gegen Geschwindigkeit ab. Signaturen sind etwa 1–9 KB groß, öffentliche Schlüssel etwa 60 Byte. HSS (hierarchisches Signatursystem) signiert untere Bäume mit höheren, um die Kapazität zu erweitern. SP 800-208 lässt LMS und HSS mit SHA-256 und SHAKE256 bei Ausgabelängen von 192 oder 256 Bit zu und verlangt, dass Schlüsselerzeugung und Signieren in Hardwaremodulen stattfinden, die den privaten Zustand nicht exportieren können.

Jeder Einmalschlüssel darf nur ein einziges Mal verwendet werden, deshalb müssen Signierer den Zustand atomar aktualisieren und dauerhaft speichern, bevor sie eine Signatur herausgeben; ein Absturz, eine Wiederherstellung aus dem Backup oder ein geklontes HSM kann zur Wiederverwendung führen und Fälschungen ermöglichen. Damit eignet sich LMS gut für kontrolliertes Signieren in geringem Umfang wie bei Firmware und Boot-Images (CNSA 2.0 verlangt dort LMS oder XMSS, und dessen FAQ erlauben für nationale Sicherheitssysteme nur die Varianten mit einem einzigen Baum) und schlecht für den allgemeinen Einsatz.

Standards und Quellen

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