Praktisches Schlüsselmanagement im Bankwesen

Heute schauen wir uns die Praxis an Schlüsselverwaltung im Bankensektor. Online-Transaktionen erfordern offensichtlich einen hohen Schutz, und es gibt viele Möglichkeiten, diesen Bedarf zu decken. Wir werden verschiedene Verschlüsselungsmethoden, einen praktischen Anwendungsfall der Bankverschlüsselung und eine Analyse der Arten von Verschlüsselungen sind in diesem Fach am nützlichsten.

Einige große Herausforderungen der symmetrischen Kryptographie 

Ein großes Problem besteht darin, dass die Schlüsselverwaltung umso schwieriger wird, je mehr Benutzer Zugriff auf den geheimen Schlüssel benötigen. Möglicherweise sind einige Nebenprozesse erforderlich, damit mehrere Clients auf dieselben Schlüssel zugreifen können.

Symmetrische Schlüssel haben auch keine Metadaten, die an sich selbst angehängt sind, so dass sie anfällig für Ablauf sind. Daher ist ein Schlüssellebenszyklusmanagement Es kann ein System implementiert werden, um abgelaufene Schlüssel automatisch aus dem Zyklus zu entfernen. Darüber hinaus sind alle Benutzer gefährdet, wenn ein symmetrischer Schlüssel kompromittiert wird. Daher müssen symmetrische Schlüssel geschützt werden.

Das Hardware-Sicherheitsmodul (HSM) ist ein hochentwickeltes und sicheres Speichergerät speziell für Schlüssel. Am Ende des Schlüssellebenszyklus muss der Schlüssel außer Dienst gestellt und durch einen neuen ersetzt werden.

Symmetrische versus asymmetrische Kryptografie

Symmetrische Algorithmen sind ein sehr altes Konzept und basieren auf der Idee, dass derselbe Schlüssel zum Ver- und Entschlüsseln der Informationen verwendet wird. Dies kann sich für die Geschwindigkeit als nützlich erweisen. Es ist jedoch anfälliger als eine neuere Art der Verschlüsselung, die eine öffentlicher und privater Schlüssel für die Verschlüsselung bzw. Entschlüsselung. Diese Art der Verschlüsselung, genannt Asymmetrische Verschlüsselung, hat seine Überlegenheit in puncto Sicherheit unter Beweis gestellt und wird bis heute weithin eingesetzt.

Warum also überhaupt symmetrische Verschlüsselung verwenden, wenn asymmetrische Verschlüsselung sicherer ist? Es wäre, als würde man mit einem Panzer statt mit dem Auto zur Arbeit fahren: Manchmal kann der zusätzliche Schutz die Geschwindigkeit zu sehr beeinträchtigen. Für verschiedene Anwendungsfälle, wie zum Beispiel im Bankwesen, können symmetrische Algorithmen den Vorteil bieten, dass der Verschlüsselungsprozess so schnell wie möglich abläuft.

Wie viel langsamer würde sich die Welt bewegen, wenn Internettransaktionen um ein Vielfaches langsamer wären als heute? Wie viel teurer wäre die Wartung dieser Systeme mit langsameren, komplizierteren Algorithmen? Daher die Notwendigkeit einer symmetrischen Verschlüsselung.

Asymmetrische Verschlüsselung glänzt durch ihre Anwendung in digitales Signieren Oder beispielsweise Blockchains, bei denen absolute Datensicherheit von größter Bedeutung ist. Bei der digitalen Signatur kann durch die Verwendung sowohl eines öffentlichen als auch eines privaten Schlüssels die Identität des Unterzeichners der Daten leicht ermittelt werden.

Der Unterzeichner verwendet seinen privaten Schlüssel zur Verschlüsselung, während der Empfänger seine Identität mit seinem öffentlichen Schlüssel verifiziert. Da nur der öffentliche Schlüssel des Unterzeichners die mit seinem privaten Schlüssel verschlüsselten Daten entschlüsseln kann, wird die Identität des Unterzeichners bei der Entschlüsselung der Daten verifiziert.

Asymmetrische Verschlüsselungsalgorithmen werden heutzutage häufig zum Schutz der Online-Kommunikation eingesetzt, wenn komplexe Herausforderungen bei der Schlüsselverarbeitung bestehen. Public-Key-Infrastruktur (PKI) ist ein wichtiges Framework, das auf asymmetrischer Verschlüsselung basiert. Mit HSMs und Schlüssellebenszyklusmanagement, mühsame Aufgaben werden automatisiert, um Hochverfügbarkeitsvorgänge und die Einhaltung von Verschlüsselungsstandards zu erleichtern.

Wie funktioniert das symmetrische Schema

Geräte zur symmetrischen Verschlüsselung sind hochentwickelt und sicher, aber nicht immer benutzerfreundlich. Hier ein Beispiel für die Funktionsweise eines solchen Geräts: Wenn zwei Geräte eine Verbindung herstellen müssen, sind drei verschiedene Schlüsseltypen beteiligt:

• Hauptschlüssel ist ein hochgeschützter und langfristiger Schlüssel, der zum Entschlüsseln anderer Schlüssel verwendet wird. Key Encryption Key (KEK) – wird zum Verschlüsseln von Schlüsseln verwendet, ebenfalls hochgeschützt

• Der Sitzungsschlüssel ist eine zufällig generierte Nummer, die eine kompromisslose Verbindung zwischen den beiden Geräten gewährleistet

• Der Hauptschlüssel und die KEKs müssen von Zeit zu Zeit aktualisiert werdenDie meisten Geräte verfügen über eine integrierte Programmierung, die die Schlüsselintegrität automatisch überprüft, sodass dieser Vorgang vereinfacht wird. KEKs sollten immer manuell von einem Schlüsselverwalter oder automatisch über einen vorkonfigurierten Schlüsselverwaltungsprozess installiert werden.

Der Entschlüsselungsprozess läuft wie folgt ab:

• Die Geräte erstellen einen Sitzungsschlüssel mithilfe eines RNG (Zufallszahlengenerator).
• Eine kleine Datenmenge wird auf dem Sitzungsschlüssel verschlüsselt
• Verschlüsselt den Sitzungsschlüssel mit dem KEK
• Sendet die verschlüsselten Daten an das Empfängergerät
• Zerstört Sitzungsschlüssel
• Ab einer gewissen Menge an Eingabedaten werden die Schritte 1-4 zur Schlüsselvielfalt befolgt

In diesem Szenario treten jedoch viele praktische Probleme auf:

• Wie lange können Hauptschlüssel geheim gehalten werden? Wie oft müssen sie rotiert werden?
• KEKs müssen außerdem regelmäßig rotiert werden. Welche Richtlinien gelten dafür?
• Jede Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Teilnehmern muss einen KEK verwenden. Wie stellen Sie die Verfügbarkeit sicher, wenn viele Teilnehmer bedient werden müssen?

Fazit