Rollen av säkerhetsmoduler för betalningshårdvara för att förhindra dataintrång

Dataintrång är ett ständigt närvarande hot; angripare letar ständigt efter sätt att fånga upp data och utpressa företag på pengar . Hårdvarusäkerhetsmoduler , eller HSM, är ett värdefullt verktyg i din organisations arsenal för att säkra känsliga uppgifter. Kort sagt lagrar HSM kryptografiska nycklar som används för att kryptera data. Betalnings-HSM förhindrar dataintrång, särskilt inom betalningsbranschen, genom att säkerställa att alla kryptografiska operationer på PIN-block, kortverifieringsvärden och transaktionsnycklar sker inom en manipulationssäker, PCI PTS HSM-certifierad gräns från vilken nycklar aldrig lämnar i klartext. Den rekommenderade åtgärden för alla betalningsleverantörer, inlösande banker eller kortnätverk är att distribuera betalnings-HSM, implementera TR-31-nyckelblock för allt symmetriskt nyckelutbyte och utföra nyckelhanteringsprocedurer under dubbel kontroll och delad kunskap för att uppfylla PCI PIN-säkerhetskrav. Den här guiden förklarar hur betalnings-HSM uppnår förebyggande av intrång på arkitekturnivå. För det bredare sammanhanget av betalnings-HSM-funktioner och betalningsnyckelhierarkin, se Betalnings-HSM: Framtiden för betalningssäkerhet.

Snabbt svar: Hur förhindrar betalnings-HSM:er dataintrång?

Betalnings-HSM:er förhindrar dataintrång genom att isolera alla betalningsnyckeloperationer inom en manipulationssäker hårdvarugräns. Nycklar är typbelagda och begränsade till en operation vardera, manipuleringsmekanismer nollställer allt nyckelmaterial vid fysiskt intrång, och enheten tillämpar dubbel kontroll för alla nyckelhanteringsoperationer. En angripare som komprometterar applikationsservern eller operativsystemet kan inte extrahera nycklar från HSM:en i användbar form. En angripare som försöker fysiskt ta bort HSM:en utlöser nollställning. Kombinationen av hårdvaruisolering, begränsningar av typbelagda nycklar och fysisk manipuleringsrespons är det som gör betalnings-HSM:er strukturellt resistenta mot de dataintrångsvektorer som konsekvent lyckas mot programvarubaserad nyckellagring.

Vad är en HSM?

HSM:er, eller hårdvarusäkerhetsmoduler, är enheter som används för att skydda nycklar och utföra kryptografiska operationer i en manipulationssäker och säker miljö. Medan vissa HSM:er lagrar nycklar på distans, är dessa nycklar krypterade och oläsliga. Endast HSM:en kan dekryptera och använda dessa nycklar internt. Genom att använda dessa kryptografiska nycklar för att kryptera data inom HSM:ens säkra hårdvarumiljö är data som krypteras eller dekrypteras skyddade från externa attacker.

Även om kryptering inte kräver en HSM, måste krypteringsscheman som inte använder HSM:er ta itu med vissa problem. Låt oss diskutera och utforska dessa så att vi bättre kan förstå vad en HSM är till för och vem som bör använda en.

1. Vilande data måste krypteras.
2. Data under överföring kan vara i riskzonen.
3. Att dekryptera data för användning utgör en angreppspunkt.
4. Nycklar måste förvaras separat från de data de skyddar.
5. För att uppfylla olika säkerhetsstandarder måste man separera roller och uppgifter.

Vilande data måste krypteras

Det kanske mest grundläggande användningsfallet för alla säkerhetsplattformar eller applikationer är kryptering av data i vila. För att förhindra att en databas full av känslig information läcker ut till allmänheten bör databasen krypteras. Det innebär att enkel åtkomst inte skulle räcka för att få in informationen i databasen. Det är bättre att kryptera varje post i databasen individuellt snarare än att bara kryptera filen som helhet, eftersom kryptering per post minimerar attackytan och förbättrar prestandan i mindre operationer som bara kräver en enda post från en databas.

Data under överföring kan vara i fara

Ovanstående hanterar vilande data, men för att slutligen kunna användas måste den avkrypteras någon gång. Antalet punkter där dessa data exponeras kan minimeras.

Men när en applikation av design kräver en slutpunkt som inte nödvändigtvis kan isoleras eller litas på lika mycket som databasens plats, är data som överförs mer sårbara än data i vila. Genom att använda en HSM för att lagra nycklar som krypterar en databas innehåll, utsätts den okrypterade informationen aldrig för interna attacker. En anställd eller angripare som har brutit sig in i datacentret skulle aldrig kunna se innehållet i den databas som efterfrågas, vilket kan inkludera känslig information som kreditkortsnummer.

Dekryptering av data för användning utgör en attackpunkt

När data dekrypteras för användning är den i sig sårbar även när den bara lagras i minnet. Genom att tillhandahålla en manipulationssäker maskin som användare och angripare inte kan öppna, kommer inte ens användarna att få veta innehållet i nycklarna eller filerna om applikationen så kräver. Detta extra lager av hårdvarusäkerhet skiljer en HSM från en vanlig dator som utför operationer.

Nycklar måste förvaras separat från de data de skyddar

För att säkra en databas ordentligt är det viktigt att separera nycklarna från den data de skyddar. Om en databas är krypterad men nyckeln lagras i samma katalog, kan det lika gärna vara så att databasen inte är krypterad alls. Den enda säkerhet som kryptering ger är kravet på att ha två komponenter från separata platser monterade på samma plats för att komma åt informationen.

HSM:er tillhandahåller en miljö där nycklarna kan lagras separat från databasens värd men förblir lättillgängliga. Auktoriserade applikationer kan använda nycklarna genom att skicka den krypterade informationen till HSM:en, och åtgärder kan utföras på informationen inom HSM:en om det behövs.

Tillämpa roll- och arbetsuppdelning för att uppfylla säkerhetsstandarder

Medan olika applikationer kräver att olika standarder uppfylls, är en gemensam standard separation av roller och uppgifter. Detta koncept kräver att användare endast har den lägsta åtkomstnivå som krävs för att slutföra sina uppgifter. En klientapplikation som verifierar en signatur bör till exempel inte ha åtkomst till en nyckel som används för att signera en fil. Detta skyddar nyckeln från missbruk via attacker som kodinjektion. HSM:er kan begränsa klientprivilegier per klient.

HSM:er kan också upprätthålla kravet på ett kvorum för att utföra vissa operationer. Det innebär att en enskild användare inte skulle ha privilegiet att utföra operationen utan närvaro och godkännande av ett visst antal andra användare i kvorumet. HSM:ers förmåga att upprätthålla, på en fysisk nivå där det är nödvändigt, denna separation av uppgifter är en av de viktigaste fördelarna med att använda en HSM.

Betalningsnycklars hierarki och förebyggande av intrång

Betalningsnyckelhierarkin definierar det strukturerade förhållandet mellan kryptografiska nycklar som skyddar betalningstransaktioner. Att förstå hierarkin är avgörande för att förstå varför ett intrång på en nivå inte automatiskt äventyrar hela betalningsmiljön:

• Lokal huvudnyckel (LMK): Den översta nyckelkrypteringsnyckeln, som endast lagras inuti HSM och aldrig exporteras i klartext. Alla andra nycklar krypteras under den vilande LMK:n. Ett intrång i applikationsservern exponerar inte LMK:n eftersom den aldrig lämnar HSM:n.
• Zonens huvudnyckel (ZMK): används för att utbyta arbetsnycklar mellan betalningsenheter. ZMK:er utbyts med hjälp av TR-31-nyckelblock eller asymmetriska TR-34-protokoll, så nyckelvärdet är alltid omslutet av användningsattribut som förhindrar missbruk.
• Zonens PIN-kod (ZPK): används exklusivt för PIN-översättning mellan betalningsnoder. ZPK:n skrivs in i HSM så den kan inte tillämpas på någon annan operation.
• Kortverifieringsnyckel (CVK): genererar och verifierar kortverifieringsvärden (CVV/CVC) under auktorisering. Skrivs endast in för CVV-operationer.
• Terminalens huvudnyckel (TMK): laddas i bankomater eller kassaterminaler under nyckelinmatning. Inmatningsprocessen sker inuti HSM så att TMK-värdet aldrig exponeras.

TR-31 och TR-34: Hur nyckelutbytesstandarder förhindrar intrång

TR-31 (Interoperable Secure Key Block) förhindrar nyckelmissbruk under utbyte genom att linda in en symmetrisk nyckel tillsammans med dess användningsattribut i ett kryptografiskt bundet block före överföring. En angripare som avlyssnar ett TR-31-nyckelblock kan inte ta bort användningsattributen och återanvända nyckeln för en annan operation eftersom attributen och nyckelvärdet är kryptografiskt bundna. PCI PIN-säkerhetskrav kräver TR-31 för allt symmetriskt nyckelutbyte. Äldre metoder för distribution av tydliga nyckelringar, där nyckelvärden överfördes utan bindning av användningsattribut, är den historiska källan till attacker mot nyckelmissbruk inom betalningsbranschen.

TR-34 ger samma skydd för initial nyckeletablering med asymmetrisk kryptografi. När två betalningsenheter inte har något tidigare delat nyckelmaterial tillåter TR-34 den ena att skicka en symmetrisk nyckel till en annan krypterad under mottagarens publika nyckel, så att endast mottagarens HSM kan dekryptera den. Detta eliminerar den historiska praxisen där nyckelförvaltare manuellt delar upp en nyckel i papperskomponenter, en procedur som är benägen för mänskliga fel och fysiska säkerhetsfel när den inte utförs korrekt.

PCI PIN-kontroller: Vad betalnings-HSM:er tillämpar

PCI PIN-kontroll	Hur betalnings-HSM upprätthåller det	Intrångsscenario förhindrat
Dubbel kontroll för nyckelgenerering och laddning	HSM kräver att flera auktoriserade förvaltare är närvarande samtidigt för nyckelinläsningsoperationer	Förhindrar att en enskild insider genererar och laddar en obehörig nyckel
Delad kunskap	LMK genereras från flera nyckelkomponenter som innehas av separata förvaltare; ingen enskild förvaltare innehar hela nyckeln	Förhindrar att en enskild komprometterad förvaltare rekonstruerar huvudnyckeln
Skrivna tangenter	Varje nyckel i HSM tilldelas en typ som begränsar dess användning till en operation	Förhindrar att en angripare som extraherar en nyckel använder den för obehöriga åtgärder
TR-31 nyckelblockbyte	Allt symmetriskt nyckelutbyte använder TR-31-nyckelblock med kryptografiskt bundna användningsattribut	Förhindrar missbruk av nyckel efter avlyssning
Fysisk manipuleringsreaktion	HSM nollställer allt viktigt material vid detektering av fysiskt intrång eller miljöattacker	Förhindrar nyckelutdragning från en fysiskt stulen eller öppnad enhet
PCI PTS HSM-certifiering	HSM-firmware, hårdvara och nyckelhanteringsfunktioner testas oberoende mot PCI PTS HSM-krav	Ger garanti för att enheten implementerar de nödvändiga kontrollerna korrekt

Betalnings-HSM:er

Betalnings-HSM:er är specialiserade HSM:er som utför specifika operationer för betalningsbranschen. Dessa operationer levereras med operationsspecifika nycklar, exempel inkluderar zon-PIN-nycklar och zon-masternycklar.

En zon-PIN-nyckel är begränsad till PIN-översättningsoperationer. Detta skiljer sig avsevärt från en nyckel på en generell HSM som vanligtvis kan utföra en mängd olika basnivåfunktioner. Basnivåfunktioner inkluderar kryptering, dekryptering, verifiering av signaturer etc. Nycklarna i en betalnings-HSM kan vanligtvis inte utföra dessa grundläggande eller lågnivåoperationer och har istället specifika flerstegsoperationer på hög nivå.

Vid betalningshantering kan en enda transaktion kräva flera av dessa högnivåoperationer, såsom PIN-översättning. Utan användning av en specifikt utformad HSM för betalningar finns det en ökad risk för nyckelmissbruk. Genom att låsa alla nycklar till specifika operationer och genom att säkerställa att all kod körs i HSM i en enda högnivåoperation minimeras attackytan och nyckelmissbruk förhindras.

Exempelapplikation: PIN-översättning

PIN-översättning är en vanlig operation inom betalningsbranschen. Det är viktigt när en PIN-kod anges i en bankomat eller ett kassasystem att den transporteras säkert och är krypterad på väg till sin slutdestination. En rak väg direkt till din bank är helt enkelt opraktisk och inte så betalningssfären fungerar. PIN-översättningsservrar skyddar kontinuerligt PIN-koden när den byter ägare från punkt till punkt tills den når banken för att verifiera att PIN-koden är korrekt. PIN-översättningsnycklar är låsta för att kunna använda denna operation; de involverade nycklarna dekrypterar och krypterar sedan den rörliga PIN-koden i en enda operation, allt inom ramen för betalnings-HSM. PIN-koden dekrypteras aldrig till klartext utanför HSM vid någon nod i kedjan.

Dataöverträdelser

Dataintrång är ett ständigt närvarande hot i alla branscher. Konsumenter litar på att företag skyddar deras data och tänker ofta inte på konsekvenserna eller möjligheten att deras data inte är skyddade. När storskaliga, uppmärksammade attacker inträffar kan företagens anseendeskador vara i åratal, om inte årtionden.

Kryptering fungerar som det primära skyddet för konsumentdata. Även om en angripare kan få tillgång till en databas, kommer kryptering att skydda databasinnehållet från att läckas eller användas i skadligt syfte. Eftersom det alltid finns utrymme för mänskliga fel eller interna aktörer kan inget företag vara helt immunt mot dataintrång. Men med rätt åtgärder kan dataintrång göras otroligt sällsynta och svåra att få något värde från.

Olika typer av dataintrång

Medan många former av attacker potentiellt kan plåga din organisation, passar vanliga dataintrång vanligtvis in i en av några få kategorier. Man-in-the-middle-attacker fokuserar på att fånga upp data eller utge sig för att vara slutpunkter. Angriparen kan samla in användarinformation och utsätta dina kunder för risker. Kodinjektionsattacker kan vara allvarligare och göra mer skada på kortare tid. Genom att köra skadlig kod kan angripare kompromettera data eller stjäla databaser genom att skicka informationen utanför lokalen. Det största hotet mot användardata involverar vanligtvis medlemmar inom organisationen; data som läcker ut, ofta av misstag, utgör en enorm risk för din organisations rykte. Kryptering med hjälp av HSM:er hjälper till att förhindra alla dessa attacker genom att göra informationen oanvändbar för alla angripare som inte också kan få tag på nycklarna, som är skyddade inom HSM-gränsen.

Dataintrång i betalningsbranschen

Om ett dataintrång skulle inträffa hos en organisation inom betalningsbranschen skulle angripare kunna avlyssna kommunikation och få tillgång till information som kunders PIN-koder till kreditkortsnummer och annan viktig kontoinformation. Med tillgång till betalningsnycklar skulle en angripare kunna få tillgång till denna information utan att organisationen någonsin är medveten om att informationen har komprometterats. Det är av sådana skäl som betalnings-HSM:er är nödvändiga för betalningsbranschen.

Endast betalnings-HSM:er kan säkra nycklar ordentligt i en dedikerad hårdvarumiljö och upprätthålla nödvändiga policyer för att skydda dessa nycklar från attacker eller missbruk. För att vara kompatibel med PCI-DSS krävs betalnings-HSM:er för PIN-hanteringsfunktioner enligt PCI PIN-säkerhetskrav. Samtidigt kräver vissa FIPS- efterlevnadsnivåer användning av en HSM för att lagra nycklar. Att investera i en betalnings-HSM hjälper dig inte bara att följa dessa standarder utan minimerar också attackytan och skyddar ditt företag tillräckligt mot dataintrång. För en fullständig översikt över betalnings-HSM:s funktioner, inklusive nyckelhierarkin, TR-31 och procedurer för nyckelceremonier, se Betalnings-HSM: Framtiden för betalningssäkerhet.

Betalningsbranschen

Betalningshantering är en miljö som presenterar unika utmaningar, utmaningar som i många fall skiljer sig från de problem som en vanlig HSM kan lösa direkt. Betalnings-HSM:er är dock utrustade inte bara med lösningar på dessa utmaningar, utan också med en verktygslåda av operationer för att göra betalningshantering säker, enkel och effektiv. Betalningsbranschen expanderar snabbt och är ständigt närvarande i affärsvärlden. För att lyckas inom betalningsbranschen är det viktigt att ha ett bra nätverk av kundernas förtroende.

I det här fallet är kunderna de finansinstitut som din organisation genomför dessa transaktioner för. Utan deras förtroende kommer ditt företag inte att kunna verka inom sektorn alls. Därför är säkerhet av yttersta vikt. Ett enda misstag kan få permanenta eller långvariga effekter på de kunder som finansinstituten betjänar.

Revisionsbevis: Vad betalnings-HSM-implementeringar producerar för PCI-bedömningar

En HSM-distribution för betalningar genererar följande revisionsbevis som krävs för PCI PIN- och PCI DSS-bedömningar:

• Viktiga ceremoniuppgifter: manuskript, förvaltarens underskrifter, vittnesintyg och KCV-verifieringsregister för generering och inläsning av LMK- och ZMK-registrering.
• HSM-certifieringsregister: PCI PTS HSM-godkännandedokument och FIPS 140-2- eller 140-3-valideringscertifikat för varje HSM i produktion, inklusive firmwareversion som matchar den validerade konfigurationen.
• TR-31 implementeringsregister: dokumentation som bekräftar att allt symmetriskt nyckelutbyte använder TR-31-kompatibla nyckelblock, testade och verifierade mot motpartens HSM:er.
• TR-34-poster: dokumentation av asymmetriska nyckelupprättningsprocedurer som används för initialt nyckelutbyte med nyckeldistributionscentraler.
• Viktigt lager: en aktuell inventering av alla nycklar i HSM-miljön, inklusive nyckeltyp, algoritm, nyckelkontrollvärde, förvaltare och senaste rotationsdatum.
• Dubbel kontroll och delad kunskapspolicy: skriftlig policy och utbildningsregister som bekräftar att all personal med HSM-åtkomst förstår och har utbildats i kraven på dubbla kontroller.
• Export av HSM-granskningslogg: loggar över händelser för administrativ åtkomst, nyckelinläsningsåtgärder och eventuella avvikande kommandosekvenser, bevarade enligt PCI-dokumentationskrav.
• Fysiska säkerhetsregister: åtkomstkontrollloggar, besöksloggar och miljöövervakningsregister för datacentermiljön där HSM:er finns.

Slutsats

HSM:er skyddar konsumentdata genom att fungera som en säker gräns från vilken privata nycklar inte lämnar. Betalnings-HSM:er tar detta koncept ett steg längre genom att upprätthålla dessa nycklars roller, begränsa operationer till betalningsspecifika funktioner på hög nivå som körs inom HSM:ens gränser, och producera den nyckelceremoni och TR-31-dokumentation som PCI PIN-bedömningar kräver. Genom att arbeta på detta sätt kan transaktioner behandlas säkert utan att kompromissa med hastigheten, attackytan är minimal och all läckt data är i ett tillstånd där angripare inte kan använda den.

Vanliga frågor om partihandel med mat och dryck

Hur förhindrar HSM:er för betalningar dataintrång?

Betalnings-HSM:er förhindrar dataintrång genom att säkerställa att alla kryptografiska operationer sker inom en manipulationssäker hårdvarugräns från vilken nycklar aldrig lämnas i klartext. Nycklar skrivs in och begränsas till en operation vardera, manipulationsmekanismer nollställer allt nyckelmaterial vid fysiskt intrång, och dubbel kontroll tillämpas för alla nyckelhanteringsoperationer. En angripare som komprometterar applikationsservern kan inte extrahera nycklar från HSM:en i användbar form.

Vilka PCI DSS-krav kräver användning av HSM:er för betalningar?

PCI DSS-krav 3.7 täcker skyddet av kryptografiska nycklar som används för att skydda lagrade kontodata och kräver dubbel kontroll, delad kunskap och nyckellagring separat från data. PCI PIN-säkerhetskrav kräver uttryckligen PCI PTS HSM-certifierad hårdvara för alla PIN-hanteringsfunktioner. FIPS 140-2- eller 140-3-validerade HSM:er krävs för vissa FIPS-efterlevnadsnivåer.

Vad är PIN-översättning och hur skyddar en betalnings-HSM den?

PIN-översättning är processen att omkryptera ett PIN-block från en zon-PIN-nyckel till en annan när en transaktion färdas genom betalningsnätverket. Varje nod dekrypterar och omkrypterar PIN-blocket inom sin HSM-gräns, så PIN-koden dekrypteras aldrig till klartext utanför hårdvaran någon gång i kedjan.

Vad är TR-31 och varför krävs det för betalning med HSM-nyckelutbyte?

TR-31 är en ASC X9-standard som slår samman en symmetrisk nyckel med dess användningsattribut i ett kryptografiskt bundet nyckelblock, vilket förhindrar nyckelmissbruk genom att göra användningsattribut oskiljbara från nyckelmaterialet. PCI PIN-säkerhetskrav kräver TR-31 för allt symmetriskt nyckelutbyte mellan betalningsenheter.

Hur producerar en betalnings-HSM revisionsbevis för PCI PIN-bedömningar?

Betalnings-HSM:er tar fram revisionsbevis genom interna revisionsloggar över administrativ åtkomst och nyckelåtgärder, manuskript för nyckelceremonier och register över förvaltarsignaturer, HSM-certifieringsregister inklusive PCI PTS HSM-godkännande och FIPS-valideringsdokument, TR-31-implementeringsregister och viktiga inventeringsregister. Allt detta granskas av en kvalificerad säkerhetsbedömare under en PCI PIN-bedömning.

Vad händer om en betalnings-HSM upptäcker manipulering?

När en betalnings-HSM upptäcker manipulering nollställer den omedelbart allt nyckelmaterial som lagras i hårdvaran och skriver över alla nyckelvärden så att de inte kan återställas från enheten. Auktoriserade användare måste sedan återställa nycklar från säkerhetskopierade nyckelkomponenter som innehas av förvaltare, sammansatta under dubbel kontroll. Denna fysiska manipuleringsåtgärd förhindrar nyckelutdragning från en fysiskt stulen eller öppnad enhet.