Envelope Encryption

Daten und Datenschlüssel getrennt schützen

Envelope Encryption verschlüsselt Daten mit einem Datenschlüssel, dem Data Encryption Key oder DEK. Ein weiterer Schlüssel, der Key Encryption Key oder KEK, verschlüsselt diesen DEK. Dieser zweite Vorgang heißt auch Wrapping. Die verschlüsselte Form des DEK kann zusammen mit den verschlüsselten Daten gespeichert werden; der KEK wird getrennt geschützt.

Ein fiktives Dokumentenportal verschlüsselt die Datei document-42 mit einem eigens erzeugten DEK. Es lässt diesen durch einen KEK in seinem Schlüsselverwaltungsdienst verpacken. Beim Dokument speichert es die verschlüsselte Datei, den verpackten DEK und die benötigte Schlüsselreferenz. Den unverschlüsselten DEK legt es dort nicht dauerhaft ab.

Zum Lesen beide Ebenen berücksichtigen

Zum Öffnen benötigt die Anwendung Zugriff auf die verschlüsselte Datei und den verpackten DEK. Mit der passenden Berechtigung beim Schlüsselverwaltungsdienst kann sie den DEK entpacken und damit die Datei entschlüsseln. Die Berechtigungen zur Schlüsselverwendung und der Umgang mit dem im Speicher verfügbaren DEK bleiben deshalb sicherheitsrelevant.

Eine gestohlene Datenkopie samt verpacktem DEK ist nicht dasselbe wie Zugriff auf den schützenden KEK. Erhält ein Angreifer jedoch zusätzlich ausreichende Rechte zum Entpacken, kann diese Trennung ihre Schutzwirkung verlieren. Die Konstruktion ersetzt daher keine Zugriffskontrolle. Auch eine spätere KEK-Rotation muss festlegen, welche verpackten Schlüssel und alten Versionen weiterhin gebraucht werden.

Quellen

• Google Cloud KMS — Envelope encryption

• OWASP — Cryptographic Storage