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Compliance-konforme Datensicherheit

HSM stellen sicher, dass Unternehmen aller Branchen ihre Vorgaben für die IT-Compliance erfüllen können
Hardware Security-Module erzeugen hochwertige kryptographische Schlüssel und speichern sie so sicher, dass unautorisierte Personen keinen Zugriff darauf haben

**Autor Malte Pollmann** Die Verantwortlichen sollten im Vorfeld prüfen, welche Compliance-Anforderungen ein HSM-Modul zwingend erfüllen muss, denn einzelne Sicherheitsstufen können auch Einschränkungen mit sich bringen, Bild: Utimaco

Von Malte Pollmann, CEO von Utimaco (*)

(05.05.15) - Die Vertraulichkeit und Integrität von Daten ist unverzichtbar – nicht zuletzt auch aus Compliance-Gründen. Eine Grundlage dafür: Die konsequente Verschlüsselung von wichtigen Informationen. Ein besonders hohes Schutzniveau bieten Hardware-basierte Verschlüsselungssysteme, so genannte Hardware Security Module (HSM). Zur Sicherung von Daten und Transaktionen sind kryptographische Verfahren unverzichtbar.

Sie umfassen zwei Bereiche:
• >> Das Erzeugen, Speichern und Verwalten von Schlüsseln sowie
• >> die Anwendung für die Signaturerstellung und Verschlüsselung mit diesen kryptographischen Schlüsseln.

Hier kommen Hardware Security-Module ins Spiel: Sie erzeugen hochwertige kryptographische Schlüssel und speichern sie so sicher, dass unautorisierte Personen keinen Zugriff darauf haben. Zudem stellen HSM sicher, dass Unternehmen aller Branchen ihre Vorgaben für die IT-Compliance erfüllen – eine Aufgabe, die nicht zu unterschätzen ist, steigt doch die Zahl der Verpflichtungen aus Gesetzen, Verordnungen und Normen ständig. Aber es geht nicht nur darum, Vorschriften zu erfüllen. Gezielte Maßnahmen für den Schutz wichtiger Unternehmensdaten lohnen sich auch im Hinblick auf Prozessqualität, Transparenz, Kosten und nicht zuletzt auf die Sicherung der Unternehmenswerte.

HSM - Schutzmaßnahmen und Funktionsweise
Ein Hardware-Sicherheitsmodul stellt eine Reihe von Schutzmaßnahmen zur Verfügung. Dazu zählen das Erkennen von Manipulationsversuchen durch eine Versiegelung der Recheneinheit, Maßnahmen, um das Auslesen von Daten und Signalen aus der Recheneinheit zu verhindern sowie automatische Löschroutinen im Falle eines Angriffs. Außerdem stellt ein HSM über ein spezielles, gehärtetes Betriebssystem Verfahren bereit, die ausschließlich den Zugriff autorisierter Administratoren erlauben.

Die Funktionen des HSM stehen über eine definierte Schnittstelle (API) zur Verfügung. So kann beispielsweise eine Finanzanwendung die gesamte Schlüsselverwaltung auf ein HSM auslagern. Dies erhöht zum einen die Sicherheit. Zum anderen wird der Host-Rechner entlastet, auf dem die Anwendung läuft. Ein bekannter Vertreter einer Standardschnittstelle ist PKCS#11 (OASIS PKCS 11 TC, 2014). Ursprünglich wurde sie entwickelt, um X.509-Token und deren Anwendung zu adaptieren. Im Grunde lässt sich HSM als Security-Token einordnen – also als ein System, das die sichere Speicherung und Anwendung von kryptographischen Schlüsseln ermöglicht. Allerdings unterstützt ein HSM im Unterschied zu einem Token nicht nur eine einzelne Identität, das heißt einen einzelnen Nutzer, sondern kann sehr viele Schlüsseldaten mit unterschiedlichen Identitäten verarbeiten.

Alternativen zu Standard-APIs
Applikationsschnittstellen sind somit ein zentraler Punkt bei HSM. Einerseits bilden sie die vitale Schnittstelle zum legitimen Nutzer des Schlüssels, andererseits bieten sie Angreifern standardisierte Ansatzpunkte. Die Wahl der richtigen Schnittstelle erfordert daher eine genaue Analyse der Anwendungsumgebung und des Sicherheitskonzeptes.

Dies ist ein Grund, weshalb sich bei HSM proprietäre API etabliert haben. Ein weiterer ist, dass sich mit fachspezifischen Schnittstellen die Komplexität einer Standard-API reduzieren lässt. Das wiederum macht es einfacher, die Vorgaben branchenspezifischer Sicherheitskonzepte zu erfüllen.

Hinzu kommen folgende Vorteile von individuellen APIs bei Hardware-Sicherheitsmodulen:
• >> höhere Performance, die vor allem bei Hochleistungs-Transaktionssystemen wichtig ist,
• >> bessere Auditierbarkeit,
• >> optimierte Host-Programmierung und damit die Möglichkeit, das HSM als Teil eines Gesamtsystems zu betrachten,
• >> niedrigere Komplexität, die etwa für die Zertifizierung eine Rolle spielt.

Diesen Vorzügen stehen bei herstellerspezifischen Schnittstellen einige Nachteile gegenüber. Dazu zählt, dass der Austausch von HSM-Systemen aufwändig sein kann. Da im Normalfall eine Anpassung der HSM-Firmware erfolgt, ist ein Wechsel zu einem anderen Hersteller nur nach Anpassung von dessen Produkten möglich.
Hinzu kommen Einschränkungen in Bezug auf die Erweiterbarkeit. Denn bei jeder funktionalen Erweiterung der Host-Anwendung fallen Funktionserweiterungen an der HSM-Schnittstelle an. Diese müssten programmiert und gegebenenfalls neu zertifiziert werden.

Ein HSM für Schutzmaßnahmen

**Hardware Security Module (HSM)** Hardware Security Module (HSM) Zuverlässigen Schutz vor Cyber-Angriffen und Datenverlusten durch Unachtsamkeit und Bedienungsfehler. Dadurch legen HSM Grundlage für eine sichere und vertrauensvolle Kommunikation, Bild: Utimaco

Lösungen mit Zertifikat
Je nachdem, in welcher Branche und in welchen Ländern ein Unternehmen tätig ist, existieren unterschiedliche Compliance-Vorgaben. Diese schreiben teilweise auch bestimmte Sicherheitszertifikate der eingesetzten Lösungen vor. Zu den wichtigsten Zertifizierungs-Frameworks zählt FIPS 140-2 des NIST (National Institute of Standards and Technology). Es dokumentiert, dass ein HSM für die vom NIST freigegebenen Verschlüsselungsalgorithmen ausgelegt ist und zudem die grundlegenden Anforderungen hinsichtlich der physischen Sicherheit erfüllt. Die Vorgaben der Spezifikation Common Criteria for Information Technology Security Evaluation von ISO und IEC sind flexibler. Allerdings gibt es bislang nur ein einziges spezielles Profil für die Absicherung von HSM. Darüber hinaus existieren weitere Zertifizierungen, etwa gemäß PCI-HSM.

Die Verantwortlichen sollten im Vorfeld prüfen, welche Compliance-Anforderungen ein HSM-Modul zwingend erfüllen muss, denn einzelne Sicherheitsstufen können auch Einschränkungen mit sich bringen. Ein Beispiel: Erfüllt ein HSM die Vorgaben von FIPS 140-2 Level 3, arbeitet es im FIPS-Modus. Das wiederum schränkt die Nutzung von APIs mit ein. Außerdem existieren Limitierungen bezüglich der Schlüssel-Länge und der Schlüssel-Attribute.

Fazit
HSM bieten Unternehmen aller Branchen einen sicheren Weg, um ihre Kommunikationskanäle sowie übermittelte Daten vor dem Zugriff Unbefugter zu schützen und ihre IT Compliance-konform auszurichten. Darüber hinaus gewinnen IT-Verantwortliche damit zusätzliche Rechenkapazitäten, um Lastspitzen aufzufangen. Neue Verfahren erlauben sogar, unternehmensspezifische Funktionen in ein HSM zu implementieren, ohne vorhandene Zertifizierungen zu verlieren.

Check-Liste: Das richtige Hardware Security Modul finden
Auf dem Markt ist eine Vielzahl unterschiedlicher Hardware Security Module zu finden. Folgende Kategorien gilt es zu berücksichtigen:
• Technische Faktoren: dazu zählen unter anderem die Performance und Skalierbarkeit, Redundanz und Backup-Optionen, APIs, Betriebssysteme, Hardware-Support und vor allem die physische Sicherheit, etwa Schutzmechanismen gegen Einbruchsversuche
• Formfaktor: hier haben Unternehmen die Auswahl zwischen Network-attached und Embedded HSM
• Zertifizierungen: wichtig ist eine eindeutige Identifizierung der nötigen Zertifizierung
• Unterstützung durch den Anbieter: Image, Referenzen und Integrationsservices können Unternehmen bei der Entscheidung für ein HSM helfen. Speziell für Unternehmen und öffentliche Einrichtungen in Deutschland spielt ein weiterer Aspekt eine Rolle – nämlich in welchem Land der Anbieter der HSM-Lösung beheimatet ist. So unterliegen Hersteller mit Hauptsitz in Deutschland ausschließlich den hier oder in der EU geltenden Gesetzen. Der Zugriff auf Kundendaten oder technische Details einer Verschlüsselungslösung durch staatliche Einrichtungen ist im Gegensatz zu anderen Ländern ausgeschlossen.

(*) Der Autor:
Malte Pollmann ist seit 2008 Mitglied des Management Boards von Utimaco und seit 2011 CEO. Zuvor war er Product Director und Geschäftsbereichsleiter bei Lycos Europe NV. Pollmann studierte Physik an den Universitäten Paderborn und Kaiserslautern und absolvierte eine Ausbildung in General Management bei INSEAD in Fontainebleau. Er ist Aufsichtsratsmitglied der International School of IT-Security (isits AG) in Bochum.
(Utimaco: ra)

Lesen Sie auch den Schwerpunkt:
"IT-Sicherheit im Kontext von Compliance"

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