受控 HSM 中安全性網域的概觀

發行項
12/18/2024

受控 HSM 是經聯邦資訊處理標準 (FIPS) 140-2 驗證的高可用性單一租用戶硬體安全性模組 (HSM)，具有受客戶控制的安全性網域。

每個受控 HSM 必須有安全性網域才能運作。安全性網域是加密的 Blob 檔案，其中包含 HSM 備份、使用者認證、簽署金鑰，以及受控 HSM 專屬的資料加密金鑰等成品。

受控 HSM 安全性網域具有下列用途：

藉由密碼編譯方式，將每個受控 HSM 繫結至在您全權控制之下的信任金鑰根，以建立「擁有權」。這可確保 Microsoft 無法存取受控 HSM 上的密碼編譯金鑰資料。
設定受控 HSM 執行個體中金鑰資料的密碼編譯界限。
如果發生災害，可供完全復原受控 HSM 執行個體。包含下列災害案例：
- 嚴重失敗，其中屬於受控 HSM 執行個體的所有受控 HSM 執行個體都會遭到終結。
- 受控 HSM 執行個體已由客戶虛刪除，且在強制保留期間到期後會清除資源。
- 終端客戶執行備份 (包含受控 HSM 執行個體和所有資料的備份) 來封存專案，然後刪除與專案相關的所有 Azure 資源。

如果沒有安全性網域，則無法進行災害復原。 Microsoft 無法復原安全性網域，且在沒有安全性網域的情況下也無法存取您的金鑰。因此對於商務持續性，安全性網域的保護工作至關重要，也能確保不會以密碼編譯方式將您封鎖。

安全性網域保護的最佳做法

實作下列最佳做法，協助確保安全性網域保護。

下載加密的安全性網域

於初始化期間，安全性網域會在受控 HSM 硬體及服務軟體記憶體保護區中產生。佈建受控 HSM 之後，您必須建立至少三個 RSA 金鑰組，並在要求下載安全性網域時，將這些公開金鑰傳送至該服務。您也須指定未來要解密安全性網域的所需金鑰數目下限 (仲裁)。

受控 HSM 會將安全性網域初始化，並透過您使用 Shamir 秘密共用演算法所提供的公開金鑰來加密。下載安全性網域後，受控 HSM 會進入啟動狀態，並可供取用。

儲存安全性網域金鑰

安全性網域的金鑰必須保留在離線儲存體 (例如加密的 USB 磁碟機)，每個仲裁的分割位於個別的儲存裝置上。儲存裝置必須保存於不同地理位置，並且位於實體的保險箱或上鎖容器中。針對極度敏感和高保證度的使用案例，您甚至可以選擇將安全性網域私密金鑰儲存於內部部署的離線 HSM 中。

請務必定期檢查受控 HSM 仲裁的安全性原則。您的安全性原則必須正確妥當，必須留存安全性網域及其私密金鑰儲存位置的最新記錄，而且必須知道哪些人員擁有安全性網域控制權。

以下為安全性網域金鑰處理禁止事項：

絕對不能讓同一人可實際取得所有仲裁金鑰。換句話說，m 必須大於 1 (而且最好 >= 3)。
絕不能將安全性網域金鑰儲存在具有網際網路連線的電腦上。連線至網際網路的電腦容易遭受各種威脅，例如病毒和惡意駭客。將安全性網域金鑰離線儲存可大幅降低風險。

建立安全性網域仲裁

保護安全性網域並避免密碼編譯鎖定情形的最佳方法，即是使用稱為「仲裁」的受控 HSM 概念來實施多人控制。仲裁是分割秘密的閾值，用於將安全性網域加密金鑰分配給多人。仲裁會強制執行多人控制。如此一來，安全性網域就不會單獨依靠一人，以免人員離開組織或抱有惡意。

建議您實作 m 人的仲裁，m 大於或等於 3。受控 HSM 安全性網域的仲裁大小最大值為 10。

雖然 m 大小較大可提高安全性，但在安全性網域處理方面，會施加額外的系統管理負荷。因此請務必謹慎選擇安全性網域仲裁，至少 m>= 3。

安全性網域的仲裁大小也應該定期檢閱和更新 (例如人員變更的情況)。請務必保留安全性網域持有者的記錄。您的記錄應該包括每次遞交或所有權變更。您的原則應嚴格遵循仲裁和文件需求。

由於金鑰可供存取受控 HSM 最機密且重要的資訊，因此安全性網域私密金鑰必須由組織中受信任的主要員工持有。安全性網域持有者必須有個別的角色，而且在您的組織內應以地理方式分隔。

例如，安全性網域仲裁可能是由四個金鑰組構成，將各個私密金鑰提供給不同人員。至少兩個人必須結合在一起，才能重新建構安全性網域。這些元件能提供給重要人員，諸如：

業務單位技術主管
安全性架構師
安全性工程師
應用程式開發人員

每個組織各不相同，且會依據各自需求強制執行不同的安全性原則。建議您定期檢閱安全性原則，以達到合規性並就仲裁及其大小做出決策。您的組織可以選擇檢閱時間，但建議每季至少檢閱一次安全性網域，並在出現下列情況時進行：

當仲裁的成員離開組織。
當新出現的或剛開始發展的威脅讓您決定增加仲裁的大小。
當實作仲裁的流程變更。
當屬於安全性網域仲裁成員的 USB 磁碟機或 HSM 遺失或遭入侵。

安全性網域遭入侵或已遺失

如果您的安全性網域遭入侵，惡意執行者可能會將其用於建立自己的受控 HSM 執行個體。惡意執行者可能會利用金鑰備份的存取權，開始解密受控 HSM 上受金鑰保護的資料。

已遺失的安全性網域會被視為遭入侵。

安全性網域遭入侵後，使用目前受控 HSM 加密的所有資料，都必須使用目前的金鑰資料來解密。必須佈建新的 Azure Key Vault 受控 HSM 執行個體，且必須採用指向新 URL 的新安全性網域。

由於無法將金鑰資料從受控 HSM 的執行個體移轉至另一個不同安全性網域的執行個體，因此實作安全性網域時必須妥善考慮，且須透過正確保留記錄並定期檢閱來加以防護。

安全性網域密鑰遭入侵或遺失

如果保護安全性網域的密鑰遭到入侵或遺失，或原則需要定期輪替安全性網域密鑰，您可以下載安全性網域的新複本，並具有保護安全性網域的新仲裁。具有受控 HSM 系統管理員角色的使用者可以使用一組新的安全性網域包裝密鑰，再次執行安全性網域下載命令。在刪除舊金鑰和先前的安全性網域複本之前，應該先安全地測試並儲存新的金鑰和安全性網域。使用新的保護金鑰重新下載安全性網域不會影響 HSM 中的任何現有金鑰。安全性網域本身不會變更，只會變更保護它的密鑰。

重要

受控 HSM 系統管理員角色是高許可權角色。強烈建議在「SecurityDomainBackup」和「SecurityDomainBackupStatusGet」作業上設定通知和警示，並強烈建議在受控 HSM 管理員角色上啟用 PIM。

摘要

安全性網域及其對應的私密金鑰在受控 HSM 作業中扮演要角。這些成品類似於保險箱的密碼組合，若管理不當可能會輕易地破解強式演算法和系統。如果敵人知道了保險箱密碼，最堅固的保險箱也毫無保護能力。若要有效使用受控 HSM，妥善管理安全性網域及其私密金鑰是不可或缺的環節。

強烈建議您先詳閱 NIST 特殊發行集 800-57，掌握金鑰管理的最佳做法，再開發和實作符合及加強組織安全性目標所需的原則、系統和標準。

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