第 一章 密码模组安全 - Test Page for Apache .ppt

第十七章 密碼模組安全 第十七章 密碼模組安全 密碼模組是資訊安全的基礎元件，資訊安全所用到的軟硬體機制都需要以密碼模組來實現。資訊安全機制需要設計相關的密碼演算法，而密碼模組是密碼演算法的實現與其產品化。本章針對密碼模組安全與FIPS 140-2 驗證程序加以探討，也介紹密碼模組之介面，使讀者暸解密碼模組之實際運用，對資訊安全有更進一步了解。 簡介 密碼模組產品應用 密碼模組介面 密碼模組檢測程序 FIPS 140-2 規範簡介 硬體密碼模組安全設計 17.1 簡介 密碼模組 ( Cryptographic Module ) 主要用於產生、儲存、使用與保護密碼金鑰以及重要參數 (Critical Security Parameter； CSP)，密碼模組是資訊安全不可缺少之元件。凡是加解密、簽章、金鑰管理、雜湊函數等運算，皆需要密碼模組協助完成。 密碼模組可以是軟體式或硬體式設備，皆可以稱為密碼模組，硬體式稱為硬體密碼模組 ( Hardware Secure Module ； HSM )或『必威体育官网网址器』。 若是採用軟體式密碼模組，因為其重要資訊仍必須在不安全的電腦環境中運算，仍然容易遭到竊取。反之，硬體密碼模組有其獨自的安全環境，因此安全性較軟體密碼模組高。 17.1 簡介 密碼模組在設計與開發時也應遵守安全規範。密碼模組的開發，現在普遍遵循美國國家標準與技術局（National Institute of Standards and Technology，簡稱NIST） 的FIPS 140安全規範。 FIPS是聯邦資訊處理標準（Federal Information Processing Standards）的簡稱，第140號文件定義密碼模組相關的安全規範。2008 通過的版本是 FIPS 140-3，而目前執行的版本為 FIPS 140-2。 FIPS 140 依照其程序與規範以檢測密碼模組的安全性，將密碼模組安全等級分為 四 級，第一級到第四級 (圖 17-1)，級數越高安全性越高。 17.1 簡介 密碼模組除了儲存重要的資訊外，密碼演算法也在密碼模組中執行。 電腦系統欲使用密碼模組中儲存的機密訊時，需透過高階介面作存取，業界的標準介面有RSA 公司定義的 PKCS#11 Cryptographic Token Interface， SUN Microsystems 公司定義的JCA ( Java Cryptographic Architecture ) 與 JCE( Java Cryptographic Extension )或 Microsoft 公司定義的 CryptoAPI 等介面。 17.2 密碼模組產品應用 密碼模組的應用範圍非常廣泛，加解密、數位簽章、或驗證等都需要密碼模組，在應用上密碼模組可以與其他產品結合，以使產品多樣化，如Router、VPN、HSM、或軟體密碼程式庫等。 通過FIPS 140-2 密碼模組檢驗的產品，會公告於 FIPS 的網站，其網址為/groups/STM/cmvp。 至 2007 年 3 月，全球共計有738 項密碼模組產品通過 FIPS 140-2 之驗證，下表為部份以國家別之產品 (表 17-1)： 17.2 密碼模組產品應用 在 FIPS 140-2 ( FIPS 140 第二版 ) 安全規範，將密碼模組分為四個逐級增強的安全等級，以全面涵蓋應用系統與環境的範圍。每一安全等級提供比前一級更高的安全強度。 以下簡列四個安全等級的應用範圍。 (1) 安全等級一，具備基本的防護，是最低的安全強度，應用的環境範圍包含如：個人、商店等。 (2) 安全等級二，具備一般的防護，此等級包括安全等級一的需求，更具有實體安全機制。本等級的密碼模組符合資訊技術安全評估共通準則 (Common Criteria，CC ) EAL2標準，適用的環境範圍如：郵購、商業文件傳遞等。 (3) 安全等級三，具備進階的防護，本等級能夠偵測出試圖破解實體安全的動作，且密碼模組必須擁有將秘密參數歸零的功能，適用的環境範圍如：電子商務、金融服務等。 (4) 安全等級四，具備嚴格的安全防護，適用的環境範圍如：銀行、政府等。 17.2 密碼模組產品應用 由於 FIPS 140 安全規範與檢測的實施，普遍提昇了資訊產品應用安全的概念，也制定一些安全措施以及研發相關的防護機制。 在安全度需求較高的系統，並考量禁止使用一些不安全的機制。如下表 17-2，列舉一些被禁止的應用範例。 17.3 密碼模組介面 在密碼模組架構上，應用程式執行其安全相關的功能，如執行文件簽章等機制，應用程式呼叫高階介面，其下一層為介面程式庫，是實際上存取軟體或硬體密碼模組之介面程式，最下層為密碼模組，可以是軟體或硬體密碼模組。高階介面有業界