LMS (Leighton-Micali Signature) ist ein stateful, hash-basiertes Post-Quanten-Signaturverfahren, das 2019 in RFC 8554 spezifiziert und von NIST in SP 800-208 für die Signierung von Firmware-Updates empfohlen wurde.
Wie funktioniert LMS?
LMS nutzt an den Blättern eines Merkle-Baums die Einmalsignatur LM-OTS (Leighton-Micali One-Time Signature). Die Wurzel des Baums ist der öffentliche Schlüssel; jede Signatur verbraucht ein Blatt. Die mehrstufige Variante HSS (Hierarchical Signature System) stapelt mehrere Bäume übereinander und erhöht so die Gesamtzahl möglicher Signaturen — ideal für Geräte mit vielen signierten Updates.
Eigenschaften und Sicherheit
- Konservative Sicherheit: basiert nur auf Eigenschaften von Hashfunktionen, keine Gitter- oder Zahlentheorie-Annahmen
- Sehr effiziente Verifikation, geringe Implementierungskomplexität
- Stateful: Jeder Einmalschlüssel darf nur einmal verwendet werden; der Index-Zustand muss zuverlässig fortgeschrieben werden
- Vom NIST für Firmware-Signierung zugelassen (SP 800-208), neben XMSS
Gegenüber stateless Verfahren wie SLH-DSA (SPHINCS+) sind LMS-Signaturen deutlich kleiner, dafür muss die Anwendung den Zustand verwalten.
Verwandte Grundlagen: Post-Quanten-Kryptographie, ML-DSA (Dilithium).