Was ist ein öffentlicher Schlüssel?

Ein öffentlicher Schlüssel ist der weitergebbare Teil eines asymmetrischen kryptografischen Schlüsselpaars. In den digitalen Signatursystemen vieler Blockchains erzeugt der private Schlüssel eine Signatur; mit dem zugehörigen öffentlichen Schlüssel können andere sie prüfen, ohne den privaten Schlüssel zu erfahren.

Das ist enger als die Behauptung, ein öffentlicher Schlüssel „beweise eine Identität“. Eine erfolgreiche Prüfung zeigt nur, dass eine Signatur für bestimmte Daten unter einem bestimmten Schlüssel gültig ist. Die Verbindung zu einer Person, Organisation oder beabsichtigten Transaktion erfordert zusätzliche Informationen. Auch NIST trennt Signaturerzeugung und -prüfung. NIST FIPS 186-5

Vom privaten Wert zum prüfbaren Schlüssel

Die Mathematik hängt vom Verfahren ab. Bei elliptischen Kurven ist der private Schlüssel eine Zahl im zulässigen Bereich und der öffentliche Schlüssel ein daraus und aus vereinbarten Parametern berechneter Kurvenpunkt. SEC 1 beschreibt Q = dG, wobei d der private Schlüssel und G der Basispunkt ist. Eine beliebige Bytefolge ist nicht automatisch ein gültiger Punkt; deshalb ist die Validierung Teil der Spezifikation. SEC 1: Elliptic Curve Cryptography

Die Berechnung ist in Richtung privat zu öffentlich praktikabel; die Umkehrung gilt unter den Annahmen des Verfahrens als rechnerisch nicht praktikabel. Sicherheit hängt dennoch von Zufallserzeugung, Parametern, Implementierung und Schlüsselverwaltung ab.

Verschiedene Kodierungen können dieselbe Signaturberechtigung darstellen. Bitcoin kennt komprimierte und unkomprimierte Kodierungen eines Kurvenpunkts. Die Bytes und eine daraus abgeleitete Adresse können sich unterscheiden, obwohl der Punkt gleich ist. Bitcoin Developer Guide: wallets

Was die Signaturprüfung feststellt

1. Die Wallet erstellt die zu autorisierenden Daten.
2. Der Signaturalgorithmus erzeugt mit Daten und privatem Schlüssel eine Signatur.
3. Ein Prüfer verwendet Daten, Signatur und öffentlichen Schlüssel.
4. Das Netzwerk prüft zusätzlich Format, Ausgabebedingungen, Salden, Nonces und weitere Regeln.

Geänderte Daten lassen die ursprüngliche Signatur normalerweise scheitern. Eine gültige Signatur sagt aber nicht, ob eine Handlung sinnvoll war, die Oberfläche alles zeigte oder der Schlüsselinhaber die reale Folge beabsichtigte. Sie ist ein Teil der Netzwerkautorisierung, kein allgemeiner Vertrauensnachweis.

Öffentlicher Schlüssel, Blockchain-Adresse und Konto

• Öffentlicher Schlüssel: kryptografisches Material zur Prüfung.
• Blockchain-Adresse: netzwerkspezifische Kennung, oft aus Hash-, Kodierungs- oder Bereitstellungsregeln abgeleitet.
• Konto: netzwerkseitiger Zustand oder eine Autorisierungsanordnung zu einer Adresse.

Bei einem extern geführten Ethereum-Konto (EOA) sind die letzten 20 Bytes des Keccak-256-Hashes des öffentlichen Schlüssels die Adresse. Contract-Adressen entstehen anders; Contract-Konten haben keine eigenen privaten Schlüssel. Validatoren verwenden zudem BLS-Schlüssel statt des EOA-Schlüsselpaars. Daher ist eine Ethereum-Adresse weder immer ein öffentlicher Schlüssel noch Beleg für eine Eins-zu-eins-Beziehung. Ethereum accounts

Bei Bitcoin kodieren übliche Adresstypen oft ein Ausgabeskript oder eine Hash-Bindung statt des rohen Schlüssels. Der öffentliche Schlüssel kann erst beim Ausgeben sichtbar werden. Adressbildung und Offenlegung hängen vom Netzwerk und Ausgabetyp ab.

Gewöhnliche und erweiterte öffentliche Schlüssel

Ein gewöhnlicher öffentlicher Schlüssel ist ein Teil eines Schlüsselpaars. Ein erweiterter öffentlicher Schlüssel nach BIP-32 kombiniert ihn mit Chain Code und Ableitungsmetadaten. Er kann öffentliche Nachkommen nicht gehärteter Zweige ohne private Schlüssel ableiten. Das unterstützt reine Empfangs- oder Beobachtungssysteme, offenbart aber zusammengehörige Schlüssel. BIP-32: Hierarchical Deterministic Wallets

Er kann keine gehärteten Kinder ableiten und ist nicht allein deshalb risikofrei, weil er nicht signiert. Werden ein erweiterter öffentlicher Schlüssel und der passende private Schlüssel eines nicht gehärteten Nachkommens offengelegt, können nach BIP-32 auch private Schlüssel von Vorfahren und Geschwistern dieses Zweigs gefährdet sein. Das ist keine Eigenschaft jedes gewöhnlichen öffentlichen Schlüssels.

Wo öffentliche Schlüssel Privatsphäre bieten – und wo nicht

Ein gewöhnlicher öffentlicher Schlüssel verrät unter den kryptografischen Annahmen nicht den privaten Schlüssel. Wiederverwendung, veröffentlichte erweiterte Schlüssel und Transaktionsbeziehungen können Aktivitäten dennoch leichter verknüpfbar machen.

Öffentliche Schlüssel verbergen auch nicht automatisch Transaktionsinhalte. Public-Key-Kryptografie umfasst Verschlüsselung und Schlüsselaustausch; bei der Transaktionsautorisierung dient der Signaturschlüssel jedoch der Prüfung. Verschlüsselung ist eine separate Protokollfrage.

FAQ

Können zwei Adressen denselben öffentlichen Schlüssel verwenden?

Je nach Netzwerk und Format ist das möglich. Verschiedene Kodierungen oder Skripte können unterschiedliche Adressen zum selben Schlüssel erzeugen. Maßgeblich sind die Regeln des jeweiligen Netzwerks.

Reicht ein öffentlicher Schlüssel zum Ausgeben von Krypto-Assets?

Normalerweise nicht. Eine schlüsselgesteuerte Ausgabe braucht eine gültige Signatur oder die Erfüllung anderer Ausgabebedingungen. Contracts und Multisignatur-Anordnungen können Regeln nutzen, die sich nicht auf einen Schlüssel reduzieren lassen.

Verwandte Begriffe

Einen ausführlicheren Vergleich bietet der englische Artikel Private keys vs public keys.

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Quellen

• NIST FIPS 186-5: Digital Signature Standard — Signaturerzeugung, Prüfung und zugelassene Verfahren.
• NIST SP 800-57 Part 1 Rev. 5 — Schlüsseltypen und Grenzen der Schlüsselverwaltung.
• SEC 1 Version 2.0 — Erzeugung, Validierung und Signaturvorgänge elliptischer Schlüssel.
• Ethereum: accounts — EOA-Schlüssel, Adressen, Contract-Konten und Validator-Schlüssel.
• BIP-32 — gewöhnliche, gehärtete und erweiterte Ableitung.
• Bitcoin Developer Guide: wallets — Kodierungen, Adressbeziehungen und HD-Wallets.