Unternehmen verlassen sich auf Hardware-Sicherheitsmodule (HSMs), um kryptografische Schlüssel zu schützen und kryptografische Vorgänge für kritische Anwendungen zu beschleunigen. HSMs gibt es in zwei primären Bereitstellungsmodellen: lokale HSM-Appliances, die in privaten Rechenzentren installiert werden, und cloudbasierte HSM-Dienste, die von Cloud-Dienstanbietern wie Azure und AWS betrieben werden.
In diesem Artikel werden wichtige Faktoren untersucht, die bei der Entscheidung zwischen lokalen und Cloud-HSM-Lösungen zu berücksichtigen sind.
HSMs sind gehärtete, manipulationssichere Geräte, die eine sichere Generierung, Speicherung und Abläufe kryptografischer Schlüssel ermöglichen. Sie schützen Anwendungsschlüssel und sensible Daten, indem sie sie in einem sicheren, zugriffskontrollierten Hardwaremodul isolieren.
Zu den gängigen HSM-Anwendungsfällen gehören:
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und Verschlüsselungsschlüsselverwaltung
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Verschlüsselung und Signierung auf Anwendungsebene in Branchen wie Gesundheitswesen, Finanzen und Einzelhandel
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Digitale Signaturoperationen für Code und Signieren von Dokumenten
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Verarbeitung von Zahlungsnetzwerktransaktionen und PIN-Verschlüsselung
HSMs schaffen eine hardwarebasierte Vertrauensbasis für kryptografische Sicherheit. Sie beschleunigen rechenintensive Funktionen wie Verschlüsselung und Signierung mithilfe dedizierter Krypto-Beschleuniger-Chips.
Lokale HSM-Appliances
Lokale HSMs sind speziell entwickelte Hardware-Appliances, die in privaten Rechenzentren installiert werden. Sie umfassen physische Schutzmaßnahmen, darunter:
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FIPS 140-2 Level 3-zertifizierte kryptografische Module
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Manipulationssichere und auf Manipulation reagierende Gehäuse
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Physische Einbruchsensoren und aktive Manipulationsschutzmechanismen
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Strenge physische Zugangskontrollen und Multi-Faktor-Authentifizierung
Das gehärtete Gehäuse isoliert Schlüssel vor externen Software- oder netzwerkbasierten Angriffen. Alle kryptografischen Vorgänge erfolgen innerhalb des abgeschirmten Gehäuses. Dies bietet maximalen Schutz für empfindliches Schlüsselmaterial.
Lokale HSMs geben Unternehmen vollständige Kontrolle und Einblick in die Appliance. Die festgelegte Leistung und Kapazität erfordern jedoch eine Skalierung durch den Kauf zusätzlicher Einheiten. Die Vorabinvestitionen sind hoch, zusammen mit den laufenden Kosten für Platz, Strom, Wartung und Lebenszyklusmanagement.
Lokale HSMs sind für Unternehmen vorzuziehen, die vollständige Kontrolle über ihre HSM-Umgebung und Verschlüsselungsschlüssel benötigen. Die Sicherheitsstufe trägt auch dazu bei, strenge Compliance-Anforderungen zu erfüllen.
Cloudbasierte HSM-Dienste
Cloudbasierte HSM-Dienste erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, da sie es Unternehmen ermöglichen, von den HSM-Funktionen zu profitieren, ohne lokale Appliances warten zu müssen. Führende Cloud-Anbieter bieten vollständig verwaltete HSM-Lösungen an, auf die Kunden über APIs und Verwaltungsplattformen zugreifen.
Zu den beliebten Cloud-HSM-Diensten, die von großen CSPs (Cloud Service Providern) bereitgestellt werden, gehören:
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AWS CloudHSM
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Azure dediziertes HSM
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Google Cloud-HSM
Diese bieten vollständig verwaltete HSM-Funktionen über die Cloud. Der Cloud-Anbieter besitzt und betreibt die physische HSM-Infrastruktur. Kunden greifen über APIs, SDKs und Verwaltungsschnittstellen darauf zu.
Zu den wichtigsten Vorteilen von Cloud-HSM-Diensten gehören:
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Keine Vorabkosten für Hardware
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Reduzierung der Betriebskosten, da die Verantwortung für den Betrieb und die Wartung der Anlage auf den Anbieter verlagert wird
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Nutzungsbasiertes Abrechnungsmodell
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Nahtlose Skalierung durch den Anbieter
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Integrierte Hochverfügbarkeit und Redundanz
Allerdings haben Kunden weniger Einblick und Kontrolle über die physischen HSM-Geräte des Anbieters. Die meisten Cloud-HSMs erreichen FIPS 140-2 Level 2 oder 3-Zertifizierungen unterhalb der lokalen HSMs. Multi-Tenant-HSMs bergen potenzielle Risiken durch Datenlecks zwischen Mandanten, Single-Tenant-Optionen bieten jedoch vollständige Isolation.
Cloud-HSMs vereinfachen die Bereitstellung und die Gesamtbetriebskosten (Total Cost Ownership), stellen Unternehmen mit strengen Compliance- und Sicherheitsrichtlinien jedoch möglicherweise nicht vollständig zufrieden. Es wird empfohlen, den spezifischen Cloud-HSM-Dienst zu bewerten, um sicherzustellen, dass er die Anforderungen erfüllt.
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Schlüsselfaktoren beim Vergleich von HSM-Modellen
| Schlüsselfaktoren | Lokales HSM | Cloud-HSM |
|---|---|---|
| Sicherheitsanforderungen | • Unterstützt höhere FIPS 140-2 Level 3-Schutzmaßnahmen. • Physische Geräte minimieren Angriffsflächen. |
• Erreichen Sie normalerweise FIPS 140-2 Level 3. • Gemeinsam genutzte Cloud-Umgebungen verfügen möglicherweise über größere Angriffsflächen. |
| Budget und Gesamtbetriebskosten | • Erfordert große Vorabinvestitionen. • Höhere Betriebs- und Lebenszykluskosten. |
• Verwendet ein Pay-as-you-go-Modell. • Potenziell niedrigere Betriebskosten durch Managed Services. |
| Skalierbarkeit | • Erfordert die Installation neuer Geräte zur Skalierung. | • Ermöglicht eine nahtlose Skalierung durch den Anbieter. |
| Betriebsmodell | • Erfordert dedizierte Infrastruktur und Verwaltungsaufwand. | • Vollständig vom Anbieter verwaltet. |
| Compliance-Überlegungen | • Bietet umfassendere Kontrolle und Überprüfbarkeit zur Einhaltung regulatorischer Richtlinien wie HIPAA und DSGVO. | • Bietet je nach Cloud-Anbieter und Servicemodell möglicherweise nicht das gleiche Maß an Kontrolle und Prüfbarkeit. |
| Hochverfügbarkeit | • Erfordert zusätzliche Vorkehrungen für Redundanz und Hochverfügbarkeit. | • Integriert Multiregionen-Redundanz für bessere Ausfallsicherheit. |
Disaster Recovery in HSM-Modellen
| Faktoren für die Notfallwiederherstellung | Lokales HSM | Cloud-HSM |
|---|---|---|
| Wiederherstellungszeit | Könnte aufgrund der Abhängigkeit von physischer Hardware und manuellen Prozessen länger dauern. | Bietet in der Regel eine schnellere Wiederherstellung aufgrund automatisierter Prozesse und verteilter Infrastruktur. |
| Daten-Backup | Erfordert manuelle Sicherungsverfahren und externe Speicherung. | Automatische Backups und Replikation über mehrere Standorte hinweg. |
| Kosten | Kann aufgrund der Notwendigkeit redundanter Hardware und externen Backup-Speichers teuer sein. | Im Allgemeinen kostengünstiger aufgrund integrierter Replikations- und Backup-Lösungen. |
| Komplexität | Kann komplex sein und erfordert Fachwissen sowohl in HSM als auch in Best Practices für die Notfallwiederherstellung. | Einfacher, da viele Prozesse automatisiert und vom Cloud-Anbieter verwaltet werden. |
| Testen | Erfordert regelmäßige manuelle Tests, um sicherzustellen, dass Wiederherstellungsverfahren funktionieren. | Kann aufgrund integrierter Tools und Automatisierung häufiger und einfacher getestet werden. |
On-Premises bietet höhere Sicherheit, Schutz und Kontrolle, während Cloud eine einfachere Skalierung, Verwaltung und integrierte Redundanz bietet. Wenn Sie diese Kompromisse verstehen, können Sie die optimale HSM-Bereitstellung ermitteln.
Durch Abwägen der Vor- und Nachteile beider Tabellen erhalten Sie einen umfassenden Überblick über die HSM-Modelle. Die Berücksichtigung von Prioritäten in Bezug auf Kontrolle, Kosten, Skalierbarkeit, Betrieb und Notfallwiederherstellungsfunktionen hilft bei der Entscheidung zwischen lokalen und Cloud-HSM-Lösungen.
Den richtigen HSM-Ansatz wählen
HSMs bieten eine robuste, vertrauenswürdige Grundlage für kryptografische Sicherheit. Organisationen müssen Faktoren wie Sicherheitsanforderungen, Anwendungsfälle, Kosten und Flexibilität bewerten, wenn sie entscheiden, ob eine physische oder virtuelle HSM-Bereitstellung für ihre Anforderungen am sinnvollsten ist. HSMs sind zu einer wichtigen Datenschutz- und Compliance-Technologie für die Sicherung sensibler Daten in allen Anwendungen und Branchen geworden, vom Gesundheitswesen bis hin zu Finanzdienstleistungen.
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