~~NOTOC~~
====== Szenario 8.1: Dokument signieren ======

<WRAP round info>
**Kategorie:** [[.:start|Digitale Signaturen]] \\
**Komplexität:** ⭐⭐⭐ (Mittel) \\
**Voraussetzungen:** Signaturzertifikat und -schlüssel \\
**Geschätzte Zeit:** 15-20 Minuten
</WRAP>

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===== Beschreibung =====

Dieses Szenario beschreibt das **digitale Signieren von Dokumenten** mit Post-Quantum-sicheren Algorithmen (ML-DSA). Digitale Signaturen gewährleisten:

  * **Authentizität** - Absender ist verifiziert
  * **Integrität** - Dokument wurde nicht verändert
  * **Nicht-Abstreitbarkeit** - Signatur kann nicht geleugnet werden

**Unterstützte Formate:**
  * Detached Signature (separate .sig Datei)
  * CMS/PKCS#7 (eingebettet oder detached)
  * PDF Digital Signature (PAdES)

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===== Workflow =====

<mermaid>
flowchart LR
    DOC[Dokument] --> HASH[SHA-256 Hash]
    HASH --> SIGN[ML-DSA Signatur]
    KEY[Private Key] --> SIGN
    SIGN --> SIG[Signatur]
    CERT[Zertifikat] --> CMS[CMS Container]
    SIG --> CMS

    style SIGN fill:#e8f5e9
    style CMS fill:#e3f2fd
</mermaid>

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===== Code-Beispiel: Detached Signature =====

<code csharp>
using WvdS.Security.Cryptography.X509Certificates.Extensions.PQ;
using System.Security.Cryptography;

using var ctx = PqCryptoContext.Initialize();

// Signaturschlüssel laden
var signingKey = ctx.LoadPrivateKey("signing.key.pem", "KeyPassword!");
var signingCert = ctx.LoadCertificate("signing.crt.pem");

// Dokument laden
var document = File.ReadAllBytes("contract.pdf");

// Hash berechnen
var hash = SHA256.HashData(document);

// Mit ML-DSA signieren
var signature = ctx.SignData(
    data: hash,
    privateKey: signingKey,
    hashAlgorithm: HashAlgorithmName.SHA256,
    mode: CryptoMode.Hybrid  // RSA + ML-DSA parallel
);

// Signatur speichern
File.WriteAllBytes("contract.pdf.sig", signature);

// Signatur-Metadaten
var sigInfo = new SignatureInfo
{
    Algorithm = "ML-DSA-65 + RSA-PSS (Hybrid)",
    SignedAt = DateTimeOffset.UtcNow,
    Signer = signingCert.Subject,
    DocumentHash = Convert.ToHexString(hash),
    SignatureFile = "contract.pdf.sig"
};

File.WriteAllText("contract.pdf.sig.json",
    JsonSerializer.Serialize(sigInfo, new JsonSerializerOptions { WriteIndented = true }));

Console.WriteLine($"Dokument signiert:");
Console.WriteLine($"  Signer: {signingCert.Subject}");
Console.WriteLine($"  Hash: {Convert.ToHexString(hash).Substring(0, 16)}...");
Console.WriteLine($"  Signatur: {signature.Length} Bytes");
</code>

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===== Code-Beispiel: CMS/PKCS#7 Signature =====

<code csharp>
using System.Security.Cryptography.Pkcs;

using var ctx = PqCryptoContext.Initialize();

var signingCert = ctx.LoadCertificate("signing.crt.pem");
var signingKey = ctx.LoadPrivateKey("signing.key.pem", "KeyPassword!");

// Dokument
var document = File.ReadAllBytes("contract.pdf");

// CMS ContentInfo erstellen
var contentInfo = new ContentInfo(document);

// SignedCms erstellen
var signedCms = new SignedCms(contentInfo, detached: false);  // Eingebettet

// Signer-Info konfigurieren
var signer = new CmsSigner(signingCert)
{
    DigestAlgorithm = new Oid("2.16.840.1.101.3.4.2.1"),  // SHA-256
    IncludeOption = X509IncludeOption.WholeChain
};

// Signierte Attribute hinzufügen
signer.SignedAttributes.Add(new Pkcs9SigningTime(DateTimeOffset.UtcNow));

// Mit PQ-Erweiterung signieren (Hybrid)
signedCms.ComputeSignature(signer, mode: CryptoMode.Hybrid);

// CMS Container exportieren
var signedData = signedCms.Encode();
File.WriteAllBytes("contract.pdf.p7s", signedData);

Console.WriteLine($"CMS Signatur erstellt: {signedData.Length} Bytes");
</code>

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===== Code-Beispiel: Signatur verifizieren =====

<code csharp>
using var ctx = PqCryptoContext.Initialize();

// Dokument und Signatur laden
var document = File.ReadAllBytes("contract.pdf");
var signature = File.ReadAllBytes("contract.pdf.sig");

// Signaturzertifikat laden
var signerCert = ctx.LoadCertificate("signing.crt.pem");

// Hash berechnen
var hash = SHA256.HashData(document);

// Signatur verifizieren
bool isValid = ctx.VerifyData(
    data: hash,
    signature: signature,
    certificate: signerCert,
    hashAlgorithm: HashAlgorithmName.SHA256,
    mode: CryptoMode.Hybrid
);

Console.WriteLine($"Signatur gültig: {isValid}");

if (isValid)
{
    // Zertifikatskette validieren
    var chain = new X509Chain();
    chain.ChainPolicy.RevocationMode = X509RevocationMode.Online;
    bool chainValid = chain.Build(signerCert);

    Console.WriteLine($"Zertifikat gültig: {chainValid}");
    Console.WriteLine($"  Signer: {signerCert.Subject}");
    Console.WriteLine($"  Gültig bis: {signerCert.NotAfter:yyyy-MM-dd}");
}
</code>

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===== Batch-Signierung =====

<code csharp>
public class BatchSigner
{
    private readonly AsymmetricAlgorithm _signingKey;
    private readonly X509Certificate2 _signingCert;
    private readonly PqCryptoContext _ctx;

    public BatchSigner(string certPath, string keyPath, string password)
    {
        _ctx = PqCryptoContext.Initialize();
        _signingCert = _ctx.LoadCertificate(certPath);
        _signingKey = _ctx.LoadPrivateKey(keyPath, password);
    }

    public async Task<IEnumerable<SignatureResult>> SignBatch(IEnumerable<string> filePaths)
    {
        var results = new List<SignatureResult>();

        foreach (var filePath in filePaths)
        {
            try
            {
                var document = await File.ReadAllBytesAsync(filePath);
                var hash = SHA256.HashData(document);

                var signature = _ctx.SignData(
                    hash,
                    _signingKey,
                    HashAlgorithmName.SHA256,
                    CryptoMode.Hybrid
                );

                var sigPath = filePath + ".sig";
                await File.WriteAllBytesAsync(sigPath, signature);

                results.Add(new SignatureResult
                {
                    FilePath = filePath,
                    SignaturePath = sigPath,
                    Success = true,
                    SignedAt = DateTimeOffset.UtcNow
                });
            }
            catch (Exception ex)
            {
                results.Add(new SignatureResult
                {
                    FilePath = filePath,
                    Success = false,
                    Error = ex.Message
                });
            }
        }

        return results;
    }
}
</code>

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===== Signatur-Formate =====

^  Format  ^  Standard  ^  Verwendung  ^  Eingebettet  ^
| Detached | Proprietär | Einfache Fälle | Nein |
| PKCS#7/CMS | RFC 5652 | E-Mail, Dokumente | Optional |
| PAdES | ETSI TS 103 172 | PDF-Signaturen | Ja |
| XAdES | ETSI TS 101 903 | XML-Signaturen | Optional |
| JAdES | ETSI TS 119 182 | JSON-Signaturen | Optional |

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===== Branchenspezifische Anforderungen =====

^  Branche  ^  Standard  ^  Format  ^  Besonderheit  ^
| **eIDAS** | Qualifizierte Signatur | PAdES-LTA | Langzeit-Archivierung |
| **Healthcare** | DiGAV | CMS | Patientendokumentation |
| **Finanz** | PSD2 | JAdES | API-Signaturen |
| **Government** | eGovG | XAdES | Verwaltungsdokumente |

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===== Verwandte Szenarien =====

^  Beziehung  ^  Szenario  ^  Beschreibung  ^
| **Verwandt** | [[.:code_signieren|8.2 Code signieren]] | Executable signieren |
| **Verwandt** | [[.:timestamp|8.3 Zeitstempel]] | Langzeit-Gültigkeit |
| **Nächster Schritt** | [[.:signatur_verifizieren|8.4 Signatur verifizieren]] | Prüfung |

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{{tag>szenario signatur dokument cms pkcs7 ml-dsa}}

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//Wolfgang van der Stille @ EMSR DATA d.o.o. - Post-Quantum Cryptography Professional//