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鍵管理とは、暗号システムにおける暗号鍵の管理を指します。鍵の生成、交換、保管、使用、暗号シュレッディング（破壊）、交換の処理が含まれます。暗号プロトコルの設計、鍵サーバー、ユーザー手順、その他の関連プロトコルが含まれます。 [1] [2]
キー管理は、ユーザー間またはシステム間のユーザー レベルのキーに関係します。これは、暗号操作内のキーの内部処理を指す キー スケジューリングとは対照的です。
鍵管理の成功は、暗号システムのセキュリティにとって非常に重要です。自動化できる純粋な数学的手法とは対照的に、鍵管理には、システム ポリシー、ユーザー トレーニング、組織および部門間のやり取り、これらすべての要素間の調整などのソーシャル エンジニアリングの側面が関係するという点で、暗号のより難しい側面です。
キーの種類
暗号化システムでは、異なる種類の鍵が使用される場合があり、複数の鍵を使用するシステムもあります。これらには、対称鍵または非対称鍵が含まれます。対称鍵アルゴリズムでは、メッセージの暗号化と復号化の両方で使用される鍵は同一です。鍵は慎重に選択し、安全に配布および保管する必要があります。一方、非対称鍵は公開鍵とも呼ばれ、数学的にリンクされた 2 つの異なる鍵です。これらは通常、通信に一緒に使用されます。公開鍵暗号化の実装である公開鍵インフラストラクチャ (PKI) では、組織が公開鍵と秘密鍵のペアとデジタル証明書を作成および管理するためのインフラストラクチャを確立する必要があります。[3]
在庫
証明書と秘密鍵の管理戦略の出発点は、すべての証明書、その場所、および責任者の包括的なインベントリを作成することです。これは簡単なことではありません。さまざまなソースからの証明書が、さまざまな個人やチームによってさまざまな場所に展開されるためです。単一の証明機関のリストに頼ることは不可能です。期限が切れる前に更新および交換されない証明書は、深刻なダウンタイムや機能停止を引き起こす可能性があります。その他の考慮事項:
- PCI-DSS [4]などの規制や要件では、厳格なセキュリティと暗号鍵の管理が求められており、監査人は使用されている管理制御とプロセスをますますレビューするようになっています。
- 証明書に使用される秘密鍵は安全に保管する必要があります[5]。そうしないと、権限のない個人が機密通信を傍受したり、重要なシステムに不正にアクセスしたりする可能性があります。適切な職務分離が確保されないと、暗号化キーを生成する管理者がそれを使用して機密性の高い規制対象データにアクセスできるようになります。
- 証明機関が侵害されたり、暗号化アルゴリズムが破損したりした場合、組織は数時間ですべての証明書とキーを置き換える準備をする必要があります。
管理手順
キーがインベントリ化されると、キー管理は通常、交換、保管、使用という 3 つのステップで構成されます。
鍵交換
安全な通信を行う前に、ユーザーは暗号化の詳細を設定する必要があります。場合によっては、同一の鍵を交換する必要があります (対称鍵システムの場合)。また、相手の公開鍵を所有している必要がある場合もあります。公開鍵は公開して交換できますが (対応する秘密鍵は秘密にされます)、対称鍵は安全な通信チャネルを介して交換する必要があります。以前は、このような鍵の交換は非常に面倒でしたが、外交バッグなどの安全なチャネルにアクセスすることで大幅に容易になりました。対称鍵をクリア テキストで交換すると、傍受者はすぐに鍵と暗号化されたデータを知ることができます。
1970年代の公開鍵暗号の進歩により、鍵の交換はそれほど面倒ではなくなった。 1975年にディフィー・ヘルマン鍵交換プロトコルが公開されて以来、安全でない通信チャネルを介して鍵を交換できるようになり、配布中に鍵が漏洩するリスクが大幅に減少した。ブックコードのようなものを使用して、暗号化されたメッセージに鍵インジケーターを平文として添付することが可能である。リヒャルト・ゾルゲの暗号係が使用した暗号化技術はこのタイプであり、統計マニュアルのページを参照していたが、実際にはコードであった。ドイツ軍の エニグマ対称暗号化キーは、使用初期には混合タイプであり、秘密裏に配布されたキースケジュールと、各メッセージのユーザーが選択したセッションキーコンポーネントの組み合わせであった。
OpenPGP互換システムなどの最新のシステムでは、対称鍵アルゴリズムのセッション キーが非対称鍵アルゴリズムによって暗号化されて配布されます。このアプローチでは、Diffie-Hellman 鍵交換などの鍵交換プロトコルを使用する必要さえありません。
鍵交換の別の方法としては、ある鍵を別の鍵の中にカプセル化する方法があります。通常、マスター鍵は何らかの安全な方法で生成され、交換されます。この方法は通常、面倒で費用がかかり（マスター鍵を複数の部分に分割し、それぞれを信頼できる宅配便業者で送るなど）、大規模な使用には適していません。マスター鍵が安全に交換されると、それを使用して後続の鍵を簡単に安全に交換できます。この手法は通常、キーラップと呼ばれます。一般的な手法では、ブロック暗号と暗号化ハッシュ関数が使用されます。[6]
関連する方法として、マスター キー (ルート キーと呼ばれることもあります) を交換し、必要に応じてそのキーとその他のデータ (多様化データと呼ばれることが多い) から補助キーを派生させる方法があります。この方法の最も一般的な用途は、おそらく、銀行カードに見られるようなスマートカード ベースの暗号システムです。銀行またはクレジット ネットワークは、セキュリティ保護された製造施設でカードを製造する際に、カードの安全なキー ストレージに秘密キーを埋め込みました。その後、販売時点で、カードとカード リーダーの両方が、共有秘密キーとカード固有のデータ (カードのシリアル番号など) に基づいて、共通のセッション キー セットを派生させることができます。この方法は、キーを相互に関連付ける必要がある場合 (つまり、部門キーを部門キーに関連付け、個人キーを部門キーに関連付ける) にも使用できます。ただし、このようにキーを相互に関連付けると、攻撃者が複数のキーについて何かを知ることになるため、セキュリティ侵害によって生じる可能性のある損害が増大します。これにより、攻撃者にとって、関係する各キーのエントロピーが減少します。
最近の手法では、鍵管理システムが鍵を見ることができない状態でも、無意識の疑似乱数関数を使用して鍵を発行する。 [7]
キーストレージ
どのように配布されるにせよ、通信のセキュリティを維持するためには鍵を安全に保管しなければなりません。セキュリティは大きな懸念事項であり[8] [9]、そのためにさまざまな技術が使われています。おそらく最も一般的なのは、暗号化アプリケーションがユーザーに代わって鍵を管理し、アクセスパスワードによって鍵の使用を制御するというものです。同様に、スマートフォンのキーレスアクセスプラットフォームの場合、携帯電話やサーバーからドアの識別情報をすべて排除し、すべてのデータを暗号化します。この場合、ローテクキーと同様に、ユーザーは信頼できる人にのみコードを渡します。[8]
規制の面では、鍵の保管について詳細に言及しているものはほとんどありません。「『鍵を暗号化されたデータと一緒に保管しない』などの最低限のガイドラインや、『鍵は安全に保管する必要がある』という提案が含まれているものもあります。」注目すべき例外としては、PCI DSS 3.2.1、NIST 800-53、NIST 800–57 などがあります。[9]
最適なセキュリティのために、鍵はハードウェアセキュリティモジュール（HSM）に保存されるか、信頼できる実行環境（TEE、例：Intel SGX）やマルチパーティコンピューティング（MPC）などの技術を使用して保護されます。追加の代替手段としては、トラステッドプラットフォームモジュール（TPM）[10] 、仮想HSM（別名「Poor Man's Hardware Security Modules」（pmHSM））[11] 、またはシステムオンチップ構成をサポートする不揮発性フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）[12]の利用があります。 実際の値を損なうことなく保存された鍵の整合性を検証するために、KCVアルゴリズムを使用できます。
キー暗号化の使用
主な問題は、キーの使用期間の長さ、つまり交換頻度です。攻撃者の労力が増加するため、キーは頻繁に変更する必要があります。これにより、キーが見つかったときに読み取り可能になる保存された暗号化メッセージの数が、キー変更の頻度が増えるにつれて減少するため、情報の損失も制限されます。歴史的に、対称キーは、キーの交換が非常に困難であるか、断続的にしか不可能な状況で長期間使用されてきました。理想的には、対称キーはメッセージまたは対話ごとに変更する必要があります。これにより、キーが判明した場合 (盗難、暗号解読、ソーシャル エンジニアリングなど)、 そのメッセージのみが読み取り可能になります。
課題
IT 組織が暗号化キーの制御と管理を行う際に直面する課題には次のようなものがあります。
- スケーラビリティ: 多数の暗号化キーを管理します。
- セキュリティ: 外部のハッカーや悪意のある内部者によるキーの脆弱性。
- 可用性: 承認されたユーザーのデータ アクセスを確保します。
- 異種性: 複数のデータベース、アプリケーション、標準をサポートします。
- ガバナンス：ポリシーに基づくデータアクセス制御と保護の定義。[13]ガバナンスにはデータ保護要件への準拠が含まれます。
コンプライアンス
キー管理コンプライアンスとは、キーが安全に管理されていることを実証できる監視、保証、および能力を指します。これには、次の個別のコンプライアンス ドメインが含まれます。
- 物理的セキュリティ– 最も目に見えるコンプライアンスの形態で、システム機器や監視カメラを保護するための施錠されたドアなどが含まれます。これらの安全対策により、キー マテリアルの印刷コピーやキー管理ソフトウェアを実行するコンピュータ システムへの不正アクセスを防ぐことができます。
- 論理セキュリティ– 情報の盗難や不正アクセスから組織を保護します。ここで、暗号化キーを使用してデータを暗号化し、復号化するためのキーを持たない人にとっては役に立たないものにします。
- 人事セキュリティ– 情報へのアクセスを厳密に必要な範囲に限定して、特定の役割や権限を従業員に割り当てること。セキュリティを確保するため、新入社員の身元調査と定期的な役割変更を実施する必要がある。[1] [14]
ペイメントカード業界データセキュリティ基準、医療保険の携行性と説明責任に関する法律、サーベンス・オクスリー法、一般データ保護規則などの国内および国際的なデータ保護基準や規制に準拠することができます。 [ 15]
管理およびコンプライアンスシステム
鍵管理システム
キー管理システム( KMS) は、暗号化キー管理システム(CKMS) またはエンタープライズ キー管理システム(EKMS) とも呼ばれ、デバイスおよびアプリケーションの暗号化キーを生成、配布、管理するための統合アプローチです。キーの安全な生成から、キーの安全な交換、クライアントでのキーの安全な処理と保管まで、セキュリティのあらゆる側面をカバーします。したがって、KMS には、キーの生成、配布、および置換のためのバックエンド機能と、デバイスでのキーの挿入、キーの保管と管理のためのクライアント機能が含まれます。
標準ベースの鍵管理
多くの特定のアプリケーションでは、自社開発のプロトコルを使用して独自のキー管理システムを開発しています。しかし、システムの相互接続が進むにつれて、異なるシステム間でキーを共有する必要があります。これを容易にするために、暗号化キーと関連情報を管理および交換するために使用されるプロトコルを定義するキー管理標準が開発されました。
キー管理相互運用性プロトコル (KMIP)
KMIP は、 OASIS 標準化団体内で活動する多くの組織によって開発された拡張可能なキー管理プロトコルです。最初のバージョンは 2010 年にリリースされ、アクティブな技術委員会によってさらに開発が進められています。
このプロトコルにより、キーの作成と、キーを利用する必要があるさまざまなソフトウェア システム間でのキーの配布が可能になります。さまざまな形式の対称キーと非対称キーの両方のキー ライフ サイクル全体、キーのラッピング、プロビジョニング スキーム、暗号化操作、およびキーに関連付けられたメタデータがカバーされます。
このプロトコルは広範な一連のテストケースによって裏付けられており、準拠システム間で相互運用性テストが毎年実行されます。
-
2012年以降、各サーバー/クライアントベンダーの組み合わせで個別に実施された相互運用性テスト -
2017 OASIS KMIP相互運用性テストの結果
KMIP 標準に準拠する約 80 個の製品の一覧は、OASIS Web サイトでご覧いただけます。
クローズドソース
- ブルームベースキーキャッスル[16]
- Cryptsoft KMIP CおよびJavaサーバー[17]
- Fornetixキーオーケストレーション[18]
- フォータニックスデータセキュリティマネージャー[19]
- フューチャーエックスキーマネジメント[20]
- ガッザン・z管財人[21]
- HPエンタープライズセキュアキーマネージャー[22]
- IBM分散鍵管理システム（DKMS）[23]
- IBMエンタープライズキー管理基盤[24]
- IBMセキュリティーキーライフサイクルマネージャー[25]
- IBMクラウドハイパープロテクト暗号サービス[26]
- オラクルキーボールト[27]
- オラクルキーマネージャー[28]
- P6R KMIPクライアントSDK [29]
- QuintessenceLabs qCryptキーおよびポリシーマネージャ[30]
- RSAデータ保護マネージャー[31]
- ジェムアルトのSafeNet KeySecure [32]
- タレス・キーマネジメント[33]
- タウンゼントセキュリティアライアンスキーマネージャー[34]
- ヴェナフィ信頼保護プラットフォーム[35]
- ヴォルメトリックデータセキュリティプラットフォーム[36]
KMIP 非準拠のキー管理
オープンソース
- Barbican、OpenStackセキュリティAPI。[37]
- KeyBox - WebベースのSSHアクセスとキー管理。[38]
- EPKS - Echo Public Key Share、P2Pコミュニティで暗号化キーをオンラインで共有するシステム。[39]
- Kmc-Subset137 [40] - ERTMS / ETCS鉄道アプリケーション用のUNISIG Subset-137 [41]を実装した鍵管理システム。
- privacyIDEA - SSHキーの管理をサポートする2要素管理。[42]
- StrongKey - オープンソース、SourceForgeで2016年に最終更新。[43]ホームページによると、このプロジェクトはもうメンテナンスされていない。
- Vault - HashiCorpの秘密サーバー。[44]
- ニューサイファー
- SecretHub - エンドツーエンドの暗号化された SaaS キー管理
- Infisical - エンドツーエンドのオープンソース秘密管理プラットフォーム。
クローズドソース
- アマゾンウェブサービス（AWS）キー管理サービス（KMS）[45]
- ベルIDキーマネージャー[46]
- ブルームベースキーキャッスル[16]
- 暗号CKMS [47]
- ドップラーシークレットオプスプラットフォーム[48]
- Encryptionizer キー マネージャー (Windows のみ)
- Google Cloud キー管理
- IBMクラウドキープロテクト[49]
- Microsoft Azureキーボールト[50]
- ポルティコア仮想プライベートデータ[51]
- SSH通信セキュリティユニバーサルSSHキーマネージャー[52]
- 鍵なし金庫[53]
KMS セキュリティ ポリシー
鍵管理システムのセキュリティポリシーは、鍵管理システムがサポートする鍵とメタデータを保護するために使用されるルールを提供します。米国国立標準技術研究所NISTの定義によると、ポリシーは、この情報を保護するルールを確立し、指定する必要があります。[14]
- 機密保持
- 誠実さ
- 可用性
- 情報源の認証[54]
この保護は、キーが使用可能になってから削除されるまでのキーのライフサイクル全体をカバーします。[1]
独自の暗号化/キーを用意する
BYOE ( Bring Your Own Encryption ) は、 BYOK ( Bring Your Own Key ) とも呼ばれ、パブリック クラウドの顧客が独自の暗号化ソフトウェアを使用し、独自の暗号化キーを管理できるようにするクラウド コンピューティング セキュリティ モデルを指します。このセキュリティ モデルは、重要なキーがサード パーティ (クラウド プロバイダー) に引き渡され、キーの所有者にはキーの生成、ローテーション、共有の運用上の負担が残るため、通常はマーケティング戦略と見なされます。
公開鍵インフラストラクチャ (PKI)
公開鍵インフラストラクチャは、階層型デジタル証明書を使用して認証を提供し、公開鍵を使用して暗号化を提供する鍵管理システムの一種です。PKI は、一般的にSSLおよびTLSの形式で World Wide Web トラフィックで使用されます。
マルチキャストグループキー管理
グループ キー管理とは、グループ通信におけるキーの管理を意味します。グループ通信のほとんどはマルチキャスト通信を使用するため、送信者が一度メッセージを送信すると、すべてのユーザーが受信します。マルチキャスト グループ通信の主な問題は、そのセキュリティです。セキュリティを向上させるために、さまざまなキーがユーザーに提供されます。キーを使用して、ユーザーはメッセージを暗号化し、秘密に送信できます。IETF.org は、グループ キー管理の課題について議論する「マルチキャスト セキュリティ (MSEC) グループ キー管理アーキテクチャ」と題する RFC 4046 をリリースしました。[55]
参照
参考文献
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外部リンク
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Q* 鍵管理のためのP1619.3標準を作成しているIEEEのストレージセキュリティワーキンググループ（SISWG）
- アメリカ規格協会 - ANSI X9.24、小売金融サービス対称鍵管理
- OASIS 鍵管理相互運用プロトコル (KMIP) 技術委員会
- OASIS エンタープライズ キー管理インフラストラクチャ (EKMI) 技術委員会
- 「強力なキーストアによるキー管理」
- 「インテリジェント キー管理システム - KeyGuard | Senergy Intellution」
- IBM セキュリティ キー ライフサイクル マネージャー (SKLM)
- NeoKeyManager - Hancom Intelligence Inc.
- KMS キーは 2022-11-30 にWayback Machineにアーカイブされました