Klasifikace

Kryptografický klíč bývá při klasifikaci informací vnímán jako další technický prostředek. To je ale poněkud zrádné zjednodušení. Klíč totiž nemusí pouze chránit informace před přečtením. Může umožnit vytvářet podpisy, prokazovat původ dat, autentizovat uživatele nebo systémy, případně poskytovat časová razítka. Kompromitace takového klíče proto může mít zcela jiný dopad než kompromitace klíče používaného pro šifrování běžných dat.
Klasifikace klíčového materiálu proto nemůže vycházet pouze z otázky, jak citlivá jsou data, která klíč chrání. Důležitější je určit, co všechno může útočník po kompromitaci klíče udělat, jaké subjekty nebo systémy může ovlivnit a jak dlouho budou následky trvat.
To také navazuje na předchozí část série: klíč je bezpečnostní aktivum s vlastním účelem, vlastníkem, závislostmi a životním cyklem. Klasifikace je jedním z parametrů, podle kterých se následně určuje způsob jeho ochrany.

Klasifikace klíčového materiálu

Klíčový materiál slouží k provádění kryptografických operací, které mohou chránit informace nebo podporovat jejich integritu a autenticitu. Samotný klíčový materiál proto může být vysoce citlivým aktivem a jeho ochrana musí odpovídat důsledkům jeho kompromitace. U šifrovacích klíčů je situace poměrně snadno představitelná. Pokud klíč chrání data určité citlivosti, jeho kompromitace může vést k jejich zpřístupnění. Jako organizační pravidlo proto dává smysl požadovat, aby ochrana klíče odpovídala alespoň citlivosti chráněných informací.
Toto pravidlo ale nelze mechanicky použít na všechny typy klíčů. Klíč totiž nemusí chránit pouze důvěrnost. Jeho kompromitace může narušit také integritu, autenticitu nebo důkazní vlastnosti kryptografických operací. Při klasifikaci je proto potřeba vycházet především z nejzávažnějšího realistického scénáře zneužití. Jinými slovy: klíč není citlivý pouze proto, že „šifruje tajná data“. Citlivý je také proto, že jeho držitel může získat určitou schopnost něco vytvořit, změnit, potvrdit nebo se vydávat za jiný subjekt.

Podpisové klíče

U podpisových klíčů je situace odlišná od šifrování. Kompromitace podpisového klíče nemusí znamenat únik žádných informací. Útočník ale může získat schopnost vytvářet nové podpisy jménem držitele klíče. Dopad proto závisí nejen na samotném typu klíče, ale také na oprávněních subjektu, ke kterému je klíč přiřazen. Podpisový klíč osoby oprávněné schvalovat významné finanční nebo právní operace může představovat výrazně citlivější aktivum než klíč osoby, která taková oprávnění nemá. U podpisových klíčů je proto vhodné sledovat především vazbu:
identita – klíč – oprávnění – podpisová operace

Pokud je klíč kompromitován, nestačí řešit pouze technickou výměnu klíče. Je nutné zjistit, jaké operace mohl útočník provést, jaké podpisy mohly být vytvořeny a jaký dopad může mít zpochybnění jejich původu.
Zvláštní pozornost si zaslouží pojem neodmítnutelnost (non-repudiation). Samotný kryptografický podpis totiž automaticky neznamená právní neodmítnutelnost. Zatímco z technického hlediska garantuje integritu dokumentu (tedy že text nebyl od okamžiku podpisu změněn), z právního pohledu slouží jako klíčový důkaz vůle podepisující osoby. Kryptografie tak poskytuje pouze technický mechanismus pro ověření podpisu a jeho vazby na konkrétní klíč. Skutečné důkazní a právní účinky však závisí na identifikaci držitele, způsobu ochrany klíče, řízení oprávnění, celkovém důkazním řetězci a příslušném právním režimu. Právě na základě těchto indicií pak soud či autorita provádí právní výklad a rozhoduje o výsledné neodmítnutelnosti daného právního jednání.
Proto není vhodné klasifikovat podpisový klíč pouze podle citlivosti podepisovaných dokumentů. Je potřeba zohlednit také to, co může držitel klíče jménem daného subjektu právně nebo provozně způsobit.

Pečetící klíče

Pečetící klíč má odlišný model použití. Elektronická pečeť je spojena s právnickou osobou a jejím účelem je zejména prokázání původu a integrity dat. Nejde tedy o vyjádření vůle konkrétní fyzické osoby stejným způsobem jako u osobního elektronického podpisu.
Kompromitace pečetícího klíče proto nemusí vést k úniku informací. Útočník ale může získat možnost vytvářet data, která budou navenek působit jako data opatřená pečetí organizace. Dopad se proto může týkat například faktur, objednávek, výpisů, certifikátů nebo podepsaného softwaru. Klasifikace pečetícího klíče by proto měla zohledňovat nejen technickou ochranu klíče, ale také rozsah důvěry, který je na jeho použití navázán.
U pečetících klíčů je důležitá zejména vazba:
organizace – klíč – oprávnění k použití – pečeť – důvěryhodnost dat

Klíče TSA

Klíč používaný službou Time Stamping Authority (TSA) má opět jiný charakter. Jeho účelem není chránit důvěrnost dat ani potvrdit vůli konkrétní osoby. Slouží k vytváření časových razítek, která poskytují důkazní vazbu mezi konkrétními daty a určitým okamžikem. Přesněji řečeno, časové razítko poskytuje důkaz, že určitá data byla službě předložena v dané podobě nejpozději v okamžiku uvedeném v časovém razítku. Samotné časové razítko neprokazuje, kdo dokument vytvořil, kdo jej vlastnil ani kdo jej podepsal. Tyto skutečnosti musí být doloženy dalšími mechanismy.
Kompromitace TSA klíče proto může narušit důvěryhodnost celé služby. Nejde o kompromitaci jediného dokumentu nebo jediného uživatele. Problém může mít širší dopad na časová razítka vydaná danou službou a na důkazní řetězce, které na nich závisí. Klasifikace TSA klíče proto musí zohlednit nejen samotný klíč, ale také rozsah služby a množství systémů a dokumentů, které na jeho důvěryhodnosti závisejí.

Autentizační klíče

Autentizační klíč obvykle neslouží k šifrování dat. Jeho účelem je prokázat identitu uživatele, zařízení nebo služby. Kompromitace takového klíče může útočníkovi umožnit vydávat se za konkrétní subjekt. Následně může získat přístup k systémům a datům v rozsahu oprávnění tohoto subjektu. Proto je při klasifikaci autentizačního klíče zásadní zohlednit právě rozsah oprávnění, která jsou s autentizovanou identitou spojena. Zjednodušeně tedy platí:
kompromitace autentizačního klíče → kompromitace identity → potenciální využití oprávnění identity

Autentizační klíč proto nelze klasifikovat pouze podle toho, zda sám „chrání nějaká data“. Je nutné posoudit, jakou schopnost získá útočník po jeho kompromitaci.

Klasifikace podle důsledků kompromitace

Z uvedených příkladů vyplývá společný princip. Typ klíče je důležitý, ale sám o sobě neurčuje jeho citlivost. Při klasifikaci je vhodné položit zejména tyto otázky:

• Jaký je účel klíče?
• Jaký bezpečnostní cíl jeho použití podporuje?
• Jaké oprávnění je s jeho použitím spojeno?
• Jaké subjekty, systémy nebo informace na klíči závisejí?
• Co může útočník po kompromitaci klíče provést?
• Jak rozsáhlé mohou být následky kompromitace?
• Jak dlouho mohou následky přetrvávat?
• Lze kompromitaci zjistit a jak rychle lze klíč nahradit?
• Existují důkazní nebo právní důsledky již provedených operací?

Takový přístup také umožňuje rozlišit dva klíče stejného technického typu, které mohou mít zcela odlišnou úroveň ochrany. Dva šifrovací klíče mohou například používat stejný algoritmus a mít stejnou délku, ale jeden může chránit dočasná provozní data a druhý dlouhodobě citlivý archiv. Stejně tak dva podpisové klíče mohou mít stejný algoritmus, ale velmi rozdílný dopad podle oprávnění jejich držitelů.
Klasifikace tedy není vlastností algoritmu. Je vlastností aktiva v konkrétním kontextu jeho použití.

Citlivost klíčového materiálu

Kryptografický klíčový materiál patří mezi citlivé části informačních systémů. Bezpečnost kryptografického mechanismu však není založena pouze na algoritmu, certifikátu nebo komunikačním protokolu. Stejně důležitá je správa klíčového materiálu a řízení jeho životního cyklu. Zásadními otázkami jsou zejména:

• kdo je oprávněn klíčový materiál vytvořit,
• kdo je jeho vlastníkem,
• kdo je oprávněným držitelem,
• kdo odpovídá za jeho ochranu,
• kdo může klíč použít,
• k jakému účelu jej může použít,
• kdo může provádět jeho správu,
• jak lze prokázat oprávněnost konkrétní kryptografické operace,
• jak je klíčový materiál evidován.

Evidence přitom neznamená evidenci samotného tajemství. Jak bylo uvedeno v předchozí části série, organizace potřebuje především evidovat metadata a vazby, které umožní klíč řídit. Samotný privátní klíč by naopak neměl být zpřístupněn běžnému evidenčnímu systému jen proto, aby bylo možné tvrdit, že je „evidován“.

Jednoznačná vazba u osobních podpisových klíčů

U osobních podpisových klíčů je zásadní zachovat jednoznačnou vazbu mezi:

• identitou držitele,
• konkrétním kryptografickým klíčem,
• konkrétní podpisovou operací.

Pokud stejný klíč používá více osob bez mechanismu, který umožňuje jednoznačně určit oprávněného držitele a jeho kontrolu nad klíčem, vzniká problém s prokazatelností. Není pak možné spolehlivě určit, kdo konkrétní podpis vytvořil a zda byla podpisová operace provedena pod kontrolou držitele. To je také důvod, proč není vhodné směšovat vlastnictví klíče, jeho správu a oprávnění k jeho použití. Technický administrátor může například zajišťovat provoz systému, aniž by tím získal oprávnění podepisovat jménem držitele klíče.

Klíče chránící další klíče

Zvláštní pozornost si zaslouží klíče, které chrání nebo ovlivňují další kryptografické klíče. Kompromitace klíče certifikační autority může mít zcela jiný dopad než kompromitace jediného serverového certifikátu. Vzniká zde hierarchie důvěry, kterou je potřeba zohlednit při klasifikaci i při asset managementu. Čím více objektů na daném klíči závisí, tím větší může být rozsah následků jeho kompromitace.

Časová hodnota klasifikace

Klasifikace má ještě jeden rozměr: hodnota informace nemusí být v čase konstantní. Některé informace mají vysokou hodnotu pouze před nebo během určité události. Po jejím skončení může jejich bezprostřední význam rychle klesnout. Jiné informace mohou mít dlouhodobou hodnotu pro analýzu, plánování nebo zpětné odvození vlastností systému.
Zvlášť problematická je možnost kombinace více zdrojů. Samotný údaj může být po určité době prakticky bezvýznamný, ale větší množství podobných údajů může umožnit zpětně odvodit vlastnosti procesu, přesnost měření, reakční časy nebo jiné charakteristiky systému.
Časová změna hodnoty informace proto nemusí být stále stejná (monotónní). Bezprostřední hodnota může prudce klesnout, zatímco analytická nebo důkazní hodnota přetrvá. Při klasifikaci je proto vhodné zohlednit alespoň:

• časové okno, ve kterém je informace citlivá,
• rychlost změny její hodnoty,
• možnost zpětné rekonstrukce,
• možnost kombinace s dalšími informacemi,
• požadavky na dlouhodobou důvěrnost nebo důkazní hodnotu.

Stejná úvaha se může promítnout také do ochrany klíče. U některých šifrovacích klíčů je rozhodující ochrana během období, kdy jsou chráněná data citlivá. U podpisových nebo časových razítkovacích klíčů může být naopak zásadní dlouhodobé zachování důvěryhodnosti již provedených operací.

Neodmítnutelnost / non-repudiation

Kryptografikcý a právní pohled na neodmítnutelnost se liší, často bývý zdrojem značných rozporů a nepochopení. Oba tyto pohledy spolu souvisejí, ale nejsou totožné. Platný kryptografický podpis automaticky neprokazuje, že konkrétní člověk vědomě a dobrovolně podepsal dokument nebo souhlasil s jeho obsahem. Tento rozdíl je pro správné pochopení non-repudiation klíčový.
Kryptografický pohled: Lze ověřit, že podpis odpovídá určitému veřejnému klíči a že podepsaná data nebyla změněna.
Právní pohled: Lze na základě dostupných důkazů přičíst dané jednání konkrétní osobě a vyvodit z něj právní následky.
Proč ale vlastní digitální podpis automaticky nezajišťuje non-repudiation? Důvod je ve vazbě klíč a konkrétní osoba (vlastník klíče). Pokud si představíme situaci, kdy tato osoba odpovídajícím způsobem klíč nechrání, nastává zde komplikace. Přiklady jsou různé. Od nezabezpečeného úložiště, přes ukradený klíč, podpis automatizovaným systémem bez přímého zásahu uživatele (například prokazatelné ověření, dále lze pokračovat přes ztrátu klíče, chybné ověření identity uživatele Certifikační autoritou ... Všechny tyto kroky ukazují na slabinu vazby uživatel versus klíč. Kryptografické ověření tedy může potvrdit, že podpis odpovídá privátnímu klíči spárovanému s tímto veřejným klíčem. Ale nemůže bez dalších důkazů prokázat, že klíč byl použit jen a pouze autorizovaným uživatelem.
Právo se nezabývá pouze tím, zda lze podpis matematicky ověřit. Zkoumá také, zda lze konkrétní jednání přičíst určité osobě a jaké právní účinky mu lze přiznat. V rámci Evropské unie tyto předpisy zastřešuje eIDAS, vztah klíčového materiálu a tohoto předpisu bude rozebrán v jednom z dalších článků.

Závěr

Klasifikace kryptografického klíčového materiálu nemá být odvozena pouze od názvu klíče, použitého algoritmu nebo klasifikace dat, která klíč chrání. Rozhodující je především dopad jeho kompromitace. U šifrovacích klíčů se tento dopad často odvíjí od důvěrnosti chráněných informací. U podpisových a pečetících klíčů je zásadní schopnost vytvářet nové kryptografické důkazy jménem konkrétní osoby nebo organizace. U autentizačních klíčů je potřeba posuzovat rozsah oprávnění spojených s kompromitovanou identitou. U klíčů TSA je významný rozsah služby a dopad na důvěryhodnost již vydaných časových razítek.
Zároveň je potřeba oddělit technickou vlastnost kryptografického mechanismu od jeho právních účinků. Samotný kryptografický podpis nebo časové razítko automaticky neurčuje právní důkazní sílu. Ta závisí také na způsobu identifikace subjektu, ochraně klíče, řízení oprávnění, důkazním řetězci a příslušném právním režimu. Praktickým výsledkem klasifikace by proto neměl být pouze štítek v evidenci. Klasifikace má určit, jakou úroveň ochrany klíč potřebuje, kdo jej smí používat, jak musí být auditován a jaké postupy je nutné použít při jeho kompromitaci, nahrazení nebo ukončení životního cyklu.
Teprve když známe účel klíče, jeho vazby a důsledky jeho kompromitace, můžeme rozhodnout, jak jej chránit. A právě na tento problém navazuje další část série: určení účelu klíče a pravidel jeho použití.

Autor článku:

Jan Dušátko

Jan Dušátko se počítačům a počítačové bezpečnosti věnuje již skoro čtvrt století. V oblasti kryptografie spolupracoval s předními odborníky např. s Vlastimilem Klímou, či Tomášem Rosou. V tuto chvíli pracuje jako bezpečnostní konzultant, jeho hlavní náplní jsou témata související s kryptografií, bezpečností, e-mailovou komunikací a linuxovými systémy.