Správa a řízení klíčů

Kryptografický klíč bývá vnímán jako něco, co vytvoří aplikace, uloží se do HSM nebo KMS a následně se používá. Dokud všechno funguje, není zdánlivě důvod se tím zabývat. Problém nastane ve chvíli, kdy potřebujeme odpovědět na jednoduché otázky: Proč tento klíč existuje? Kdo za něj odpovídá? K čemu se používá? Co se stane, když bude kompromitován? Kdo jej může nahradit? A co všechno přestane fungovat, pokud jej zneplatníme?
V tu chvíli už nejde pouze o kryptografii. Do hry vstupuje bezpečnost, provoz, odpovědnost, řízení aktiv a v některých případech také regulatorní požadavky. Správa kryptografických klíčů proto není pouze otázkou jejich vytvoření a uložení. Jde o řízení bezpečnostních aktiv po celou dobu jejich životního cyklu.
Většina zde používaných pojmů byla vysvětlena v článku „Tajemství bez tajemství“. Ostatní budou vysvětleny v průběhu série. Základní terminologie související s elektronickými podpisy, pečetěmi a důvěryhodnými službami vychází mimo jiné z nařízení eIDAS a jeho navazujících prováděcích předpisů.

Klíč není pouze klíč

Jedním z nejčastějších problémů při správě kryptografického materiálu je způsob, jakým se na něj nahlíží. Organizace běžně eviduje servery, databáze, aplikace, síťové prvky, účty nebo licence jako aktiva. Kryptografický klíč však bývá často pouze souborem uloženým na serveru, objektem v HSM nebo záznamem v KMS. Takový pohled je nedostatečný.
Kryptografický klíč má podobně jako jiné aktivum svého vlastníka, účel, hodnotu, klasifikaci, závislosti a životní cyklus. Současně má jednu zásadní vlastnost: samotný klíčový materiál může být natolik citlivý, že jej organizace vůbec nesmí zpřístupnit běžnému evidenčnímu systému. Evidence proto neznamená evidenci samotného tajemství. Předmětem evidence jsou především informace, které umožní klíč řídit. Organizace by měla být schopna například odpovědět na otázky:

• Jaký klíč existuje a k jakému účelu je používán, který systém jej používá?
• Kdo je jeho vlastníkem, kdo jej spravuje, kdo nebo co jej může použít?
• Jakým algoritmem a parametry byl vytvořen?
• Kde je uložen a je možné jej exportovat?
• Kdy byl vytvořen, aktivován a kdy končí jeho doba platnosti nebo používání?
• Jak bude nahrazen, co se stane při jeho kompromitaci a jak bude zneplatněn nebo zničen?
• Jaké další objekty na něm závisejí?

NIST ve své metodice pro správu klíčů výslovně zahrnuje inventář klíčů a certifikátů, ochranu metadat, řízení přístupu, autentizaci a další oblasti související s řízením životního cyklu kryptografického materiálu. Tím se dostáváme od prostého „uložení klíče“ k řízení kryptografických aktiv. Právě zde se kryptografická správa začíná podobat klasickému asset managementu. Nestačí vědět, že určitý objekt existuje. Je potřeba znát jeho účel, odpovědnost, vazby a stav. A podobně jako u ostatních metod jsou i zde dostupné standardizované číselníky, v případě kryptografie to je CBOM (Cryptography Bill of Materials). Bohužel, jejich rozšíření zatím nepokrývá komponenty, které tyto číselníky potřebují.

PKI jako systém vzájemně propojených aktiv

V prostředí PKI je situace ještě složitější. Organizace totiž nespravuje pouze privátní klíče. Existuje zde celá řada vzájemně propojených objektů:

• privátní klíč, veřejný klíč a certifikát,
• registrační a certifikační autority, včetně kořenových a mezilehlých autorit,
• důvěryhodné kotevní body,
• validační služby,
• seznamy zneplatněných certifikátů,
• úložiště certifikátů,
• HSM a KMS,
• systémy (služby) pro vydávání a obnovu certifikátů,
• identity a služby, ke kterým jsou jednotlivé klíče a certifikáty přiřazeny.

Tyto objekty přitom nelze spravovat izolovaně. Například informace „Certifikát pro server XY“ je z pohledu řízení aktiv poměrně málo užitečná. Důležitější je znát vztah mezi službou, identitou, certifikátem, veřejným a privátním klíčem a prostředkem, který klíč chrání. Zjednodušeně můžeme tento vztah popsat:
služba - identita - certifikát - veřejný klíč - privátní klíč - kryptografický modul - vlastník - životní cyklus

Taková vazba umožňuje zjistit, co se stane například v okamžiku, kdy je konkrétní klíč kompromitován nebo kdy skončí platnost certifikátu.

Certifikát není klíč

Jedním z nejčastějších nedorozumění v oblasti PKI je zaměňování certifikátu a klíče.
Certifikát není veřejný klíč. Obsahuje veřejný klíč spolu s dalšími údaji a představuje strukturované tvrzení o vazbě mezi veřejným klíčem a identitou nebo jinými atributy.

Privátní klíč je naopak tajný kryptografický materiál. Jeho držení umožňuje provádět odpovídající kryptografické operace, například vytvářet digitální podpisy.

Z hlediska evidence proto certifikát a klíč představují dva samostatné objekty, mezi kterými existuje vazba.  Tato vazba má praktický význam například při obnově certifikátu. Obnova certifikátu totiž nemusí znamenat vytvoření nového klíče. V některých případech lze použít stávající klíč, zatímco jindy je z bezpečnostních nebo procesních důvodů vhodné vytvořit klíč nový. Je proto důležité rozlišovat alespoň:

• renew – obnova nebo vydání nového certifikátu podle konkrétního procesu,
• rekey – vytvoření nového klíče nebo nového klíčového páru,
• rotation – plánovaná výměna používaného klíče,
• revocation – odvolání důvěryhodnosti certifikátu,
• expiration – skončení platnosti,
• destruction – bezpečné zničení klíče nebo klíčového materiálu,
• compromise – podezření nebo potvrzení kompromitace klíče.

Toto rozlišení může vypadat jako slovíčkaření. V okamžiku incidentu ale rozdíl mezi „obnovit certifikát“ a „vyměnit klíč“ rozhodně není akademický.

PKI není produkt, ale procesní a technický systém

Dalším častým zjednodušením je vnímat PKI jako konkrétní technologii nebo instalaci certifikační autority. PKI je ve skutečnosti kombinací technických prostředků, pravidel a procesů, které umožňují vytvářet a udržovat důvěryhodné vazby mezi identitou, veřejným klíčem a kryptografickými operacemi. Certifikační autorita je pouze jednou z jeho součástí.
Pro řízení PKI proto není důležitá pouze konfigurace jednotlivých komponent. Stejně důležité jsou procesy, které určují, co se s klíčem a certifikátem děje během jejich životního cyklu. Patří sem například:

• registrace subjektu a ověření identity,
• generování klíče,
• aktivace a používání klíče,
• vydání a distribuce certifikátu,
• obnova certifikátu,
• rotace klíče,
• změna atributů,
• revokace,
• řešení kompromitace,
• archivace,
• bezpečné ukončení životního cyklu.

Každý takový proces by měl mít definovaného vlastníka. Mělo by být také možné určit, kdo jej může iniciovat, kdo jej schvaluje, kdo jej provádí a jak je jeho provedení zaznamenáno. V tomto okamžiku se PKI začíná velmi podobat klasickému asset managementu.

Vlastník klíče není totéž co jeho správce

Klíč může technicky spravovat administrátor PKI. To ale automaticky neznamená, že administrátor je jeho vlastníkem. Vlastník by měl být schopen určit účel klíče, odpovídat za jeho používání a rozhodovat o jeho životním cyklu. Správce naopak zajišťuje technické provedení stanovených činností.
Toto rozlišení je důležité například při změně vlastníka systému nebo při jeho vyřazení.
Pokud se systém ruší, nestačí odstranit server nebo aplikaci. Je potřeba zjistit také, jaké kryptografické klíče a certifikáty na ní závisejí a jak má být ukončen jejich životní cyklus.
Bez této vazby vzniká situace, kdy v organizaci existují klíče, o kterých sice víme, že existují, ale už není jasné, proč stále existují. A právě to je jeden z typických problémů kryptografického asset managementu. Podrobnější rozdělení odpovědností mezi vlastníka, správce, administrátora, bezpečnostní roli a audit bude proto dávat smysl řešit samostatně.

PKI není jediná oblast použití

Přestože je PKI významnou oblastí použití kryptografických klíčů, rozhodně není jedinou. Klíče se používají například pro:

• ochranu dat na discích a v souborových systémech,
• šifrování databází,
• ochranu záloh,
• TLS a další ochranu komunikace,
• autentizaci,
• digitální podpisy a elektronické pečetě,
• VPN,
• tokenizaci,
• ochranu API,
• odvozování dalších klíčů.

V těchto případech nemusí existovat certifikační autorita ani klasická PKI. Potřeba řízení klíčového materiálu ale nezmizí. Organizace stále potřebuje vědět, jaký klíč používá, k čemu slouží, kdo za něj odpovídá, kde je uložen, kdo jej může použít a co se stane při jeho kompromitaci nebo ukončení jeho používání. Právě proto není vhodné stavět správu klíčů pouze na evidenci certifikátů. Certifikáty představují jen jednu část širšího kryptografického prostředí.

Závěr

Správa klíčů proto není pouze technickou disciplínou PKI. PKI představuje významnou a často velmi viditelnou část problému, protože zde existuje přímá vazba mezi klíčem, certifikátem, identitou a důvěryhodností. V některých případech se k tomu přidávají také právní účinky elektronického podpisu nebo pečeti.
Kryptografické klíče však existují i mimo PKI. Z pohledu asset managementu je proto vhodné na klíč pohlížet jako na bezpečnostní aktivum s vlastní identitou, vlastníkem, účelem, klasifikací, závislostmi a životním cyklem. Zjednodušeně:
aktivum - vlastník - účel - klíč - ochrana - použití - monitoring - změna - rotace - zneplatnění - likvidace

U PKI se tento model rozšiřuje o další vazby:
identita - klíč - certifikát - certifikační autorita - důvěryhodný kotevní bod - služba - proces

Smyslem správy klíčů tedy není pouze zabránit tomu, aby se k privátnímu klíči dostal útočník. Stejně důležité je vědět, proč klíč existuje, kdo za něj odpovídá, co na něm závisí, kdo jej může používat, kdy má být nahrazen a co se má stát ve chvíli, kdy jeho důvěryhodnost nebo potřebnost skončí. Teprve propojením kryptografie, PKI, asset managementu a organizačních procesů vzniká skutečně řízená infrastruktura klíčového materiálu.
Kryptografický klíč tedy není pouze technický prostředek. Je to aktivum, jehož kompromitace může mít technické, provozní, ekonomické i právní důsledky. A stejně jako u jiných kritických aktiv nestačí vědět, že existuje. Organizace musí vědět, co to je, komu patří, proč existuje, kde se používá, kdo jej může použít a kdy má přestat existovat.

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.