Feldebenenverschlüsselung

Einführung

In der heutigen digitalen Welt ist der Schutz sensibler Daten wichtiger denn je. Unternehmen stehen vor der gewaltigen Aufgabe, private Informationen wie personenbezogene Daten (PII), geschützte Gesundheitsinformationen (PHI), finanzielle Aufzeichnungen und geistiges Eigentum zu sichern. Das Versäumnis, diese Daten ordnungsgemäß zu schützen, kann zu verheerenden Konsequenzen führen, von Reputationsschäden bis hin zu hohen regulatorischen Geldstrafen. Glücklicherweise hat sich die Feldebenenverschlüsselung (FLE) als leistungsstarkes Werkzeug herausgestellt, um Unternehmen bei der Erfüllung ihrer Datensicherheits-pflichten zu unterstützen. In diesem Artikel wird die Feldebenenverschlüsselung diskutiert.

Es wird erklärt, wie sie funktioniert und welche Vorteile sie bietet. Außerdem wird behandelt, wie sie ordnungsgemäß implementiert wird. Zusätzlich wird erläutert, wie FLE bei der Einhaltung von Vorschriften hilft.

Was ist Feldebenenverschlüsselung?

FLE ist eine komplexe Methode zum Schutz von Daten. Sie verschlüsselt sensible Datenfelder, um unbefugten Zugriff zu verhindern. Anwendungen und Systeme verarbeiten die Daten, während dies geschieht. Die Feldebenenverschlüsselung ermöglicht es Ihnen, spezifische Datenelemente zu verschlüsseln, anstatt die gesamte Datenbank oder die gesamte Festplatte zu verschlüsseln.

Häufig gesicherte Datentypen durch Feldebenenverschlüsselung umfassen:

• PII wie Namen, E-Mail-Adressen, Telefonnummern
• PHI wie medizinische Aktennummern, Diagnosen, Medikamente
• Finanzinformationen wie Kreditkarten- und Bankkontonummern
• Vertrauliche Geschäftsdaten wie Verkaufszahlen, Produktfahrpläne, Verträge

Durch die gezielte Verschlüsselung der sensibelsten Daten bietet die Feldebenenverschlüsselung robusten Schutz bei minimalen Leistungseinbußen und ohne Beeinträchtigung der Anwendungsfunktionalität. Führende Unternehmen wie MongoDB und Amazon haben Möglichkeiten zur Feldebenenverschlüsselung in ihre Angebote integriert.

Wie funktioniert die Feldebenenverschlüsselung

Die clientseitige Feldebenenverschlüsselung (CSFLE) verschlüsselt Daten auf dem Clientgerät. Dies geschieht vor dem Senden der Daten über das Netzwerk und ihrer Speicherung in einer Datenbank. Der Server sendet die Daten in verschlüsselter Form an den Client zurück, damit diese bei Bedarf lokal entschlüsselt werden können.

Der Client verwendet einen Verschlüsselungsschlüssel, um die Verschlüsselung und Entschlüsselung durchzuführen. In Produktionsumgebungen sollte dieser Schlüssel getrennt in einem sicheren Schlüsselverwaltungssystem gespeichert werden. Alle Clients, die auf die zugrunde liegende Datenbank zugreifen können, sehen nur Chiffretext in verschlüsselten Feldern. Die Entschlüsselung erfordert den Besitz des Verschlüsselungsschlüssels.

Deterministische Methoden verschlüsseln Felder, ermöglichen aber dennoch deren Indizierung und Suche. Entwickler können Indizes auf den verschlüsselten Feldern erstellen, wie sie es für Klartextdaten tun würden. Das System fügt automatisch neu eingefügte Dokumente den Indizes hinzu.

Um die Datenbank abzufragen, verschlüsselt der Client die Suchbegriffe, bevor er die Anfrage sendet. Die Datenbank verarbeitet die Anfrage und gibt die verschlüsselten Ergebnisse zurück, die der Client dann entschlüsselt. Dieser Prozess ist für den Endbenutzer transparent.

Vorteile der Feldebenenverschlüsselung

Im Vergleich zu alternativen Ansätzen wie der Verschlüsselung der gesamten Datenbank oder Festplatte bietet die Feldebenenverschlüsselung mehrere wesentliche Vorteile:

1. Zielgerichteter Schutz: Die Feldebenenverschlüsselung gibt die Kontrolle darüber, wer auf sensible Daten zugreifen darf, indem sie auf Feld- und Dokumentenebene verschlüsselt. Selbst wenn ein Angreifer den Datenbankserver, das Betriebssystem oder den Serverspeicher kompromittiert, kann er verschlüsselte Daten nicht lesen.
2. Trennung von Aufgaben: Feldebenenverschlüsselungsarchitekturen trennen Verantwortlichkeiten und Zugriffsmöglichkeiten sauber. Server-/Datenbankadministratoren können ihre Aufgaben ausführen, ohne sensible Daten einsehen zu können. Clients behalten die Kontrolle darüber, wer auf geschützte Informationen zugreifen darf.
3. Regulatorische Compliance: Granulare Verschlüsselung hilft, Anforderungen in Datenschutzverordnungen wie der DSGVO und HIPAA zu erfüllen.

Diese Sicherheitsvorteile gehen mit minimalem Leistungsaufwand einher, typischerweise weniger als 5–10 % bei leseintensiven Workloads. Und für Clients/Anwendungen, die nicht autorisiert sind, auf verschlüsselte Daten zuzugreifen, gibt es keinen wahrnehmbaren Leistungsabfall.

Best Practices

Obwohl FLE ein leistungsstarkes Werkzeug ist, führt es einige Einschränkungen ein, die sorgfältige Überlegungen erfordern:

• Benutzer können verschlüsselte Felder in Berichten, Business-Intelligence-Tools oder regulären Anwendungsfunktionen nicht verwenden, ohne sie zu entschlüsseln. Das bedeutet, Benutzer können sie nicht durchsuchen, anzeigen oder validieren. Um verschlüsselte Felder zu verwenden, müssen Sie sie zuerst entschlüsseln.
• Verschlüsselte Felder haben eingeschränkte Konfigurierbarkeit (keine Standardwerte, Picklists usw.).
• Textfelder haben eine maximale Größe von 255 Zeichen
• Verschlüsselung ist einseitig – es gibt keine Möglichkeit, ein verschlüsseltes Feld dauerhaft in Klartext zurückzuverwandeln

Um mit FLE erfolgreich zu sein, befolgen Sie diese Best Practices:

1. Erstellen Sie ein Backup Ihrer Datenbank, bevor Sie Felder verschlüsseln, falls Probleme auftreten.
2. Verwenden Sie für jedes Objekt und jede Umgebung (Entwicklung, Staging, Produktion) einen eindeutigen Verschlüsselungsschlüssel.
3. Sichern Sie Ihre Verschlüsselungsschlüssel sicher
4. Verwenden Sie neue benutzerdefinierte Felder für verschlüsselte Daten, um Konflikte mit bestehender Anwendungslogik zu vermeiden
5. Testen Sie die Funktionalität mit verschlüsselten Feldern gründlich

Beispiele: Hier ist ein einfaches Beispiel zum Abfragen eines verschlüsselten "ssn"-Feldes in MongoDB mit dem offiziellen Node.js-Client:

javascript

// MongoClient importieren
const { MongoClient } = require('mongodb');
// Master-Schlüssel für die Verschlüsselung definieren
const masterKey = 'mein-geheimer-schlüssel';
// Verbindung zu MongoDB mit dem verschlüsselungsfähigen Client herstellen
const secureClient = new MongoClient('mongodb://localhost:27017', {
  useNewUrlParser: true,
  useUnifiedTopology: true,
  autoEncryption: {
    keyVaultNamespace: 'encryption.__keyVault',
    kmsProviders: {
      local: { key: masterKey },
    },
  },
});
// Datenbankverbindung herstellen
await secureClient.connect();
// Abfrageobjekt mit dem verschlüsselten Feld definieren
const query = { ssn: '123-45-6789' };
// Abfrage in der 'people'-Sammlung in der 'myDb'-Datenbank ausführen
const result = await secureClient.db('myDb').collection('people').find(query);
// Abfrageergebnis ausgeben
console.log(result);

In diesem Beispiel:

1. Importieren Sie den MongoClient vom MongoDB-Treiber.
2. Definieren Sie den für die Verschlüsselung verwendeten masterKey.
3. Erstellen Sie eine neue MongoClient-Instanz mit aktivierter Verschlüsselung, indem Sie die autoEncryption-Optionen festlegen. Der keyVaultNamespace gibt den Speicherort der Verschlüsselungsschlüssel an. Die kmsProviders geben den verwendeten Schlüsselverwaltungsdienst an, der in diesem Fall ein lokaler Schlüssel ist.
4. Stellen Sie die Verbindung zur MongoDB-Datenbank mit dem verschlüsselungsfähigen Client her.
5. Definieren Sie das Abfrageobjekt mit dem verschlüsselten Feld „ssn“.
6. Führen Sie die Abfrage in der “people”-Sammlung in der Datenbank “myDb” mit der Methode find aus.
7. Geben Sie schließlich das Abfrageergebnis aus.

Der Client verschlüsselt das Abfrageobjekt automatisch, bevor er es an MongoDB sendet. Das Aktivieren der Verschlüsselung erfordert nur die Konfiguration des Clients mit einem Schlüsselverwaltungsanbieter und die Aktivierung der autoEncryption-Option.

Schlussfolgerung

Datensicherheit ist eine wichtige Priorität für moderne Unternehmen. Die Feldebenenverschlüsselung gibt Unternehmen die Möglichkeit, die Verschlüsselung sensibler Daten auf Feldebene zu steuern. Dies hilft, die Sicherheit privater Informationen zu verbessern, ohne die Anwendungsfunktionalität oder Benutzererfahrung zu beeinträchtigen. FLE ist wichtig für den Datenschutz, wenn es korrekt und im Einklang mit den Sicherheitszielen durchgeführt wird.

DataSunrise bietet eine vollständige Reihe von Tools für Unternehmen, die ihre Daten schützen und regulatorische Anforderungen erfüllen möchten. Die Suite umfasst Sicherheits-, Prüfungs-, Maskierungs- und Verwaltungsfunktionen. Unsere leistungsstarken Lösungen integrieren sich nahtlos, um Ihre wertvollsten Informationsressourcen zu schützen. Um mehr zu erfahren, laden wir Sie ein, das DataSunrise-Team von Experten für eine auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittene Online-Demonstration zu kontaktieren.