Der Schutz von Daten und Firmen-Know-how ist laut einer Studie des eco-Verbandes der deutschen Internet-Wirtschaft für Mobility-Experten ein zentraler Punkt bei der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M).

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Applikationsschnittstellen sind ein zentraler Punkt bei HSM. Einerseits bilden sie die vitale Schnittstelle zum legitimen Nutzer des Schlüssels, andererseits bieten sie Angreifern standardisierte Ansatzpunkte. Die Wahl der richtigen Schnittstelle erfordert daher eine genaue Analyse der Anwendungsumgebung und des Sicherheitskonzeptes. Dies ist ein Grund, weshalb sich bei HSM zusätzlich proprietäre APIs etabliert haben. Ein weiterer ist, dass sich mit fachspezifischen Schnittstellen die Komplexität einer Standard-API reduzieren lässt. Das wiederum macht es einfacher, die Vor­gaben branchenspezifischer Sicherheitskonzepte zu erfüllen. Hinzu kommen folgende Vorteile von individuellen APIs bei Hardware-Sicherheitsmodulen:

• höhere Performance, die vor allem bei Hochleistungs-Transaktionssystemen wichtig ist,
• bessere Auditierbarkeit,
• optimierte Host-Programmierung und damit die Möglichkeit, das HSM als Teil eines Gesamtsystems zu betrachten,
• niedrigere Komplexität, die etwa für die Zertifizierung eine Rolle spielt.

Diesen Vorzügen stehen bei herstellerspezifischen Schnittstellen allerdings auch einige Nachteile gegenüber. So kann zum Beispiel der Austausch von HSM-Systemen aufwendig sein. Da im Normalfall eine Anpassung der Firmware erfolgt, müssen bei einem Wechsel zu einem anderen Hersteller dessen Produkte modifiziert werden. Hinzu kommen Einschränkungen in Bezug auf die Erweiterbarkeit. Denn bei jeder funktionalen Erweiterung der Host-Anwendung fallen Funktionserweiterungen an der HSM-Schnittstelle an. Diese müssten programmiert und gegebenenfalls neu zertifiziert werden.

Generell gilt es bei der Wahl eines HSM die technischen Voraussetzungen genau zu prüfen. So muss zum einen die geforderte Performance verfügbar sein. Diese sollten die IT-Verantwort­lichen anhand des konkreten An­wendungsfalles ermitteln, denn der ­Rechenaufwand hängt teils stark vom gewählten Schlüsseltyp ab. Bei Embedded-Hardware-Security-Modulen sind die Leistungsdaten am PCI-Bus wichtig, während bei Modulen in Netz­­werk-Umgebungen die Netzwerk-Konfiguration zählt. Zum anderen ist die Skalierbarkeit der Appliance wichtig. Das gilt für die Zahl der Schlüssel, die das System speichern kann, ebenso wie für die Option, die Lösung gegebenenfalls um weitere oder leistungsstärkere Module zu erweitern.

Eine weitere Erkenntnis der Studie: 75 % der IT-Experten stufen die Verschlüsselung der Kommunikationswege und der darüber transportierten Daten als wichtig bis sehr wichtig ein.

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Zu beachten sind außerdem Redundanz und Backup-Optionen: Ein HSM-System sollte sich bei einem Ausfall nahtlos und ohne längere Unterbrechung der darauf aufsetzenden Services ersetzen lassen. Ebenfalls ist zu prüfen, wie Datensicherungen angelegt werden und wie sich diese wieder einspielen ­lassen. Dabei sind auch die Auswirkungen auf unternehmensinterne Prozesse zu berücksichtigen.
Weitere wichtige Kriterien in diesem Kontext:

• Betriebssysteme und Hardware-Support: Hier gilt es zu berücksichtigen, welche Betriebssysteme die Embedded- und Netzwerk-Versionen eines HSM unterstützen und welche Management-Tools für die Systemsoftware zur Verfügung stehen.
• Management: Das Security-Modul sollte sich remote, also aus der Ferne, verwalten lassen. Allerdings sind nicht alle Hardware-Verschlüsselungslösungen gleichermaßen dafür ausgelegt. Einige bieten keine oder nur rudimentäre Remote-Management-Funktionen an.
• Physische Sicherheit: Dieser Faktor hat hohe Priorität. So sollte sichergestellt sein, dass ein Verschlüsselungsmodul aktiv auch auf physische Einbruchsversuche reagiert, indem es beispielsweise den Systemverwalter informiert und gegebenenfalls die gespeicherten Schlüssel vernichtet, damit diese nicht in falsche Hände fallen. Hardware, die gemäß FIPS 140-2 Level 4 zertifiziert ist, erfüllt diese Anforderungen.
• Verschlüsselung: Entscheidend bei der Auswahl eines Hardware-Security-Moduls ist, ob es alle Verschlüsselungsalgorithmen unterstützt, die der Anwender einsetzen möchte.
• Authentifizierung: Die HSM-Lösung sollte zumindest mehrere Technologien unterstützen, etwa Smartcards, Passwörter und eine anpassbare Quorum-Größe.
• Unterstützung von Regelwerken (Policies): Wichtig ist, dass ein HSM die Regelwerke unterstützt, die ein Anwender definiert. Dazu gehören eine Export-Option für Keys sowie die Möglichkeit, den Einsatz von Schlüsseln festzulegen (Verschlüsselung, Entschlüsseln, Signieren etc.).
• Auditierung: Audits sind in vielen Branchen unverzichtbar. Daher sollte der Nutzer im Vorfeld prüfen, ob und auf welche Weise sich ­Log-Daten von Hardware-Security-Modulen in das Monitoring-System einbinden lassen und ob sie in einem gängigen Format ausgegeben werden.

Zusammenfassend lässt sich festhalten: Um in vernetzten Umgebungen Manipulationen an den Systemen und das Kopieren von verwertbaren Daten zu verhindern, ist das Absichern des physischen Zugangs zu Maschinen und Anlagen nicht ausreichend. Steuerungen verarbeiten bereits heute große Datenmengen und werden neuerdings mit einer Vielzahl von Schnittstellen für die Kommunikation mit der indus­triellen Umgebung ausgerüstet. Wartungstechniker können von außen auf Steuerungssysteme und Fertigungsan­lagen zugreifen, beispielsweise über Mobilfunk-Verbindungen. Hinzu kommt, dass Industrie 4.0 nur dann funktioniert, wenn die Trennung von Office- und Fertigungs-IT aufgehoben wird. So müssen sich Konstruktionsdaten, die der Entwickler an einem CAD/CAM- oder Simulationssystem bear­beitet hat, nahtlos in die Fertigung ­überspielen lassen. Doch exakt hier tut sich ein Schwachpunkt auf, denn ­gezielte Angriffe auf Produktions­anlagen erfolgen häufig über den Umweg über das Büro-Netzwerk. Die ­Antwort auf diese Risiken: eine durchgängige Ende-zu-Ende-Sicherheit von Datentransfers über asymmetrische kryptografische Verfahren. Langfristig sicher funktionieren kann das nur mit bestem Schlüsselmaterial – sprich einem HSM.

Autor:
Malte Pollmann ist CEO von Utimaco.