Das Hinzufügen einer digitalen Signatur zu einer PDF-Datei scheint nur die Größe des Signaturbilds selbst hinzuzufügen, vielleicht 20 bis 50 Kilobyte für eine typische PNG-Datei. Der tatsächliche Anstieg der Dateigröße ist oft viel größer, manchmal mehrere hundert Kilobyte oder sogar Megabyte für ein Dokument, das zuvor eine bescheidene Dateigröße aufwies. Diese Diskrepanz verwirrt Benutzer, die erwarten, dass die Dateigröße ungefähr um die Größe der hinzugefügten Signaturdaten wächst. Die Erklärung liegt in der Art und Weise, wie digitale Signaturen in ein PDF eingebettet werden, in der dafür erforderlichen kryptografischen Infrastruktur und in den strukturellen Veränderungen, die das PDF-Format beim Übergang von einem nicht signierten zu einem signierten Dokument erfährt.
Was eine digitale Signatur über das sichtbare Signaturbild hinaus zu einem PDF hinzufügt
Eine digitale Signatur in einer PDF-Datei ist nicht einfach ein auf eine Seite eingefügtes Bild. Es handelt sich um ein kryptografisches Konstrukt, das über das sichtbare Erscheinungsbild der Signatur hinaus mehrere Komponenten umfasst. Der Kern der Signatur ist ein signierter Hash des Dokumentinhalts, der mit einem privaten Schlüssel erstellt und mit dem entsprechenden Public-Key-Zertifikat verifiziert werden kann. Diese kryptografischen Daten, der Hash, der Signaturwert und die Zertifikatskette, belegen je nach Zertifikatstyp und verwendetem Signaturalgorithmus typischerweise zwischen 2 und 10 Kilobyte. Das sichtbare Signaturbild, sofern eines verwendet wird, fügt die Größe der Bilddatei zusätzlich zu den kryptografischen Daten hinzu.
Über die Signaturdaten selbst hinaus erfordert die PDF-Spezifikation ein Signaturwörterbuch, das die Signatureigenschaften beschreibt: die Signaturzeit, den Grund für die Signatur, den Speicherort, den Filter und Unterfilter, der den Signaturhandler identifiziert, und Verweise auf die signierten Datenbereiche innerhalb der Datei. Dieses Wörterbuch und die dazugehörigen Metadaten können mehrere Kilobyte mehr hinzufügen. Bei den meisten Signaturen sollte die Gesamtdatenmenge, die direkt der Signatur zugeordnet werden kann, im Bereich von 30 bis 100 Kilobyte liegen. Die Größenzunahme über diesen Bereich hinaus ist auf strukturelle Faktoren zurückzuführen, wie das PDF die Signaturdaten aufnimmt. In der folgenden Tabelle werden die Komponenten aufgeschlüsselt, die zum Wachstum der Dateigröße beitragen.
| Signaturkomponente | Typischer Größenbereich | Was es enthält |
|---|---|---|
| Kryptografische Signaturdaten | 2-10 KB | Signierter Hash, Signaturwert, Zeitstempel-Token |
| Zertifikatskette | 3-15 KB | Unterzeichnerzertifikat, Zwischen-CA-Zertifikate, Stammzertifikat |
| Widerrufsdaten (CRL/OCSP) | 5-30 KB | Nachweis, dass Zertifikate zum Zeitpunkt der Unterzeichnung gültig waren |
| Signaturwörterbuch und Metadaten | 2-5 KB | Zeitpunkt der Signatur, Grund, Ort, Filter-IDs |
| Sichtbares Signaturbild | 10-100 KB | PNG oder JPEG der handschriftlichen Unterschrift oder des Siegels |
| Struktureller Overhead (inkrementelle Speicherung) | 30-80 KB | Aktualisierte Querverweistabelle, angehängte Objekte und Bytebereichsdeskriptoren |
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Wie sich die PDF-Dateistruktur ändert, wenn eine Signatur hinzugefügt wird
Der Inhalt einer PDF-Datei wird als Sammlung nummerierter Objekte gespeichert, die durch eine Querverweistabelle verknüpft sind, die Objektnummern Byte-Offsets innerhalb der Datei zuordnet. Wenn eine digitale Signatur hinzugefügt wird, muss das PDF so geändert werden, dass die Signatur des vorhandenen Inhalts nicht ungültig wird. Dies wird durch eine inkrementelle Speicherung erreicht, bei der der ursprüngliche Dateiinhalt unberührt bleibt und neue Objekte an das Ende der Datei angehängt werden. Zu den neuen Objekten gehören das Signaturwörterbuch, die signierten Daten, die aktualisierte Querverweistabelle und alle Objekte, die im Rahmen des Signaturvorgangs geändert wurden.
Der inkrementelle Speichermechanismus stellt sicher, dass die Signatur überprüft werden kann, indem die signierten Bytebereiche mit dem Originalinhalt verglichen werden. Inkrementelle Speicherungen sind jedoch hinsichtlich der Nutzung des Dateispeichers ineffizient. Objekte, die bei einem vollständigen Neuschreiben kompakt referenziert werden könnten, müssen im angehängten Abschnitt vollständig angegeben werden. Die Querverweistabelle wächst mit jedem inkrementellen Speichern. Die erste Signatur fügt den kryptografischen Daten typischerweise 30 bis 80 Kilobyte strukturellen Overhead hinzu. Nachfolgende Unterschriften fügen ähnliche Beträge hinzu. Ein von vier Parteien signiertes Dokument kann mehrere hundert Kilobyte signaturbezogener Strukturdaten enthalten.
Die Rolle von Zertifikatsketten und Sperrprüfdaten
In eine digitale Signatur ist häufig die gesamte Zertifikatskette eingebettet, die zur Überprüfung der Identität des Unterzeichners erforderlich ist: das Zertifikat des Unterzeichners, die ausstellenden Zwischenzertifikate der Zertifizierungsstelle und manchmal das Stammzertifikat. Jedes Zertifikat in der Kette kann 1 bis 3 Kilobyte groß sein. Eine Kette von drei Zertifikaten fügt 3 bis 9 Kilobyte hinzu. Einige Signaturtools betten auch Zertifikatssperrlisten (CRLs) oder OCSP-Antworten ein, die beweisen, dass die Zertifikate zum Zeitpunkt der Signatur gültig waren. Diese Datenstrukturen zur Sperrprüfung können überraschend groß sein und manchmal die Größe der Zertifikate selbst überschreiten. Eine vollständige OCSP-Antwort mit mehreren Statuseinträgen kann 10 bis 20 Kilobyte oder mehr hinzufügen.
Die Entscheidung über die Einbeziehung der Sperrdaten wird von der Signatursoftware getroffen und durch das verwendete Signaturprofil beeinflusst. Langzeitvalidierungssignaturen (LTV), die darauf ausgelegt sind, noch Jahre nach Ablauf der Zertifikate überprüfbar zu sein, enthalten mehr Sperrdaten als Basissignaturen, die für eine sofortige Überprüfung konzipiert sind. Der Benutzer ist sich möglicherweise nicht bewusst, dass sein Signaturtool Sperrdaten einbettet, da die Option häufig in den erweiterten Einstellungen verborgen oder standardmäßig aktiviert ist. Die daraus resultierende Erhöhung der Dateigröße kann verwirrend sein, da der Benutzer ein kleines Signaturbild sieht und eine entsprechend kleine Änderung der Dateigröße erwartet.
Warum verschiedene PDF-Tools unterschiedliche Dateigrößenzuwächse verursachen
Verschiedene PDF-Signaturtools implementieren den Signaturprozess mit unterschiedlicher struktureller Effizienz. Ein Tool kann im Rahmen des Signiervorgangs eine vollständige Neufassung der PDF-Datei durchführen, die Dateistruktur komprimieren und verwaiste Daten aus früheren Bearbeitungen entfernen, sodass die Nettozunahme der Dateigröße durch die Signatur durch strukturelle Bereinigung ausgeglichen wird. Ein anderes Tool führt möglicherweise eine inkrementelle Speicherung durch, bei der der gesamte vorhandene Inhalt unverändert bleibt, was dazu führt, dass der gesamte strukturelle Overhead zur vorhandenen Dateigröße hinzugefügt wird. Die gleiche Signatur, die von zwei verschiedenen Tools auf dasselbe Dokument angewendet wird, kann Ausgabedateien erzeugen, deren Größe sich um Hunderte von Kilobyte unterscheidet.
Das Sign PDF-Tool von WukongPDF wendet digitale Signaturen an und verwaltet gleichzeitig die Dateistruktur effizient. Die Signatur fügt die notwendigen kryptografischen Daten ohne unnötige strukturelle Duplizierung hinzu. Bei Dokumenten, die vor dem Signieren stark bearbeitet wurden, wird die Gesamtdateigröße minimiert, wenn Sie vor dem Signieren eine vollständige Neufassung durchführen, indem Sie mithilfe der Funktion „Speichern unter“ eine saubere Kopie erstellen und diese Kopie dann signieren. Die Kombination aus einer sauberen Basisdatei und einem effizienten Signiertool erzeugt das kleinstmögliche signierte PDF.
Verwalten der Dateigröße, wenn mehrere Signaturen erforderlich sind
Dokumente, die mehrere Signaturen erfordern, stellen die größte Herausforderung hinsichtlich der Dateigröße dar, da jede Signatur durch eine inkrementelle Speicherung ihre eigenen kryptografischen Daten und strukturellen Aufwand hinzufügt. A contract signed by a buyer, a seller, and two witnesses carries four layers of signature data. Wenn jede Signatur 50 bis 100 Kilobyte hinzufügt, beträgt die gesamte signaturbedingte Größenzunahme 200 bis 400 Kilobyte, was für die gebotene Rechtssicherheit durchaus angemessen ist. Probleme treten auf, wenn jede Signatur aufgrund eingebetteter Sperrdaten und ausführlicher Zertifikatsketten mehrere hundert Kilobyte hinzufügt und die Gesamtzunahme in den Megabyte-Bereich drückt.
Um die Dateigröße für Dokumente mit mehreren Signaturen zu verwalten, verwenden Sie einen Signatur-Workflow, der den strukturellen Aufwand minimiert. Signieren Sie das Dokument mit Tools, die kompakte Signaturen erstellen. Vermeiden Sie zwischen den Signaturen unnötiges Bearbeiten und Speichern, durch das zwischenzeitliche inkrementelle Speicherebenen hinzugefügt würden. Wenn die Dateigröße problematisch wird, verwenden Sie nach Abschluss aller Signaturen ein PDF-Optimierungstool, um die Dateistruktur zu komprimieren. Die Signaturen bleiben durch die Optimierung gültig, solange die signierten Bytebereiche nicht geändert werden. Die digitalen Signaturdaten bleiben erhalten, während der strukturelle Overhead aus mehreren inkrementellen Speicherungen bereinigt wird, wodurch ein signiertes Dokument entsteht, das sowohl rechtsgültig als auch effizient dimensioniert ist.
Wenn Sie verstehen, was zum Wachstum der Dateigröße nach dem Signieren beiträgt, können Sie fundierte Entscheidungen über Ihre Signaturkonfiguration treffen. Bei Dokumenten, bei denen es auf die Dateigröße ankommt, etwa solche, die per E-Mail verteilt oder auf Portale mit eingeschränkter Größe hochgeladen werden, kann die Wahl eines Signaturprofils, das unnötige Sperrdaten auslässt und eine minimale Zertifikatskette verwendet, Hunderte von Kilobyte pro Signatur einsparen. Bei Dokumenten, bei denen die langfristige Validierung wichtiger ist als die Dateigröße, wie z. B. Verträge, die Jahre später angefochten werden können, ist die zusätzliche Größe der Widerrufsdaten eine lohnende Investition in die künftige rechtliche Verteidigungsfähigkeit des Dokuments.
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