E-Science-Grid-Infrastrukturen basieren auf der Kollaboration einer Vielzahl von unabhängigen und global verteilten Organisationen, welche durch das Internet digital verbunden sind. Dadurch geschaffene e-Science-Grids ermöglichen den Wissenschaftlern dieser Organisationen einen einheitlichen Zugang zu Hochleistungsrechner und -speichersystemen sowie zu umfangreichen wissenschaftlichen Daten. Die Nutzung von eigens eingebrachten Daten und Programmcodes durch Wissenschaftler im Rahmen ihrer Forschungsarbeit stellt dabei einen zentralen Verwendungszweck eines e-Science-Grids dar. Dabei kann die Ausführung beliebiger Programmcodes in Form von Grid-Jobs in Auftrag gegeben werden, welche als automatisierte Prozesse innerhalb der Grid-Infrastruktur verteilt und ausgeführt werden. Dieser Offenheitsgrad der Verwendung von eigens eingebrachten Daten und Programmcodes stellt eine substantielle Sicherheitsbedrohung dar. Die Delegation von Benutzerprivilegien im Zuge der Versendung von Grid-Jobs in Kombination mit der erlaubten Einbringung von a priori nicht vertrauenswürdigen Daten und Programmcodes ist jedoch eine bekannte Herausforderung innerhalb der IT-Sicherheit. Der zentrale Beitrag der vorliegenden Arbeit ist die Spezifikation eines neuen Delegationsverfahrens und einer darauf aufbauenden Sicherheitsarchitektur für e-Science-Grids als Lösung für dieses Problem. Nach einer Diskussion der Ziele und Voraussetzungen von e-Science-Grid-Infrastrukturen im Allgemeinen und einem Vergleich bestehender e-Science-Grid-Architekturen werden in der vorliegenden Arbeit die Sicherheitsaspekte von e-Science-Grid-Infrastrukturen analysiert. Die davon abgeleiteten Sicherheitsziele betreffen Datenintegrität und -authentizität, Systemintegrität, Verfügbarkeit, Verbindlichkeit der Entsendung und Verarbeitung von Grid-Jobs sowie Vertraulichkeit und Datenschutz. Am Beispiel eines bestehenden und genutzten e-Science-Grids werden Schwachstellen und Sicherheitsauswirkungen in Bezug auf das System und die dazugehörige verteilte Infrastruktur untersucht. Darüber hinaus wird das weithin genutzte Delegationsverfahren der unbeschränkten Delegation basierend auf X.509-Proxy-Zertifikaten analysiert. Dabei werden fundamentale Schwachstellen aufgezeigt, die insbesondere die nicht verifizierbare Korrelation von Aufträgen und delegierten Privilegien betreffen und folglich den Missbrauch von Privilegien und digitalen Identitäten ermöglichen. Als Lösung wird “mediated definite delegation” als ein neues Delegationsverfahren basierend auf digitalen Public-Key-Signaturen präsentiert und spezifiziert. Das Verfahren ermöglicht verifizierbare Integrität und Authentizität von Grid-Daten und -Jobs sowie eine transparente, dynamisch vermittelbare und geringst-möglich privilegierende Delegation von Grid-Jobs über einen oder mehrere Vermittler. Weiterhin ermöglicht es den Schutz der digitalen Identität eines delegierenden Benutzers vor Missbrauch und verhindert eine unbemerkte Veränderung der in Auftrag gegebenen Vorgänge. Schließlich wird eine Sicherheitsarchitektur für e-Science-Grids präsentiert und spezifiziert, welche auf dem Delegationsverfahren basiert und das Erreichen der definierten Sicherheitsziele ermöglicht. Eine Implementierung der Sicherheitsarchitektur als Prototyp wird vorgestellt, und die Leistungs- fähigkeit der Implementierung innerhalb einer testbasierten Evaluation bestätigt.