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Gestión clave

La gestión de claves es la administración de claves criptográficas en un criptosistema . Esto incluye la gestión del ciclo de vida de las claves, como la generación, el intercam...

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La gestión de claves es la administración de claves criptográficas en un criptosistema . Esto incluye la gestión del ciclo de vida de las claves, como la generación, el intercambio, el almacenamiento, el uso, la destrucción criptográfica (criptoshredding) y el reemplazo de claves. Incluye el diseño de protocolos criptográficos , servidores de claves , procedimientos de usuario y otros protocolos relevantes. [ 1 ]

La gestión de claves se refiere a las claves a nivel de usuario, ya sea entre usuarios o sistemas. Esto contrasta con la programación de claves , que generalmente se refiere al manejo interno de las claves dentro del funcionamiento de un cifrado.

Una gestión eficaz de las claves es fundamental para la seguridad de un criptosistema. Representa el aspecto más complejo de la criptografía , ya que implica aspectos de ingeniería social como la política del sistema, la formación de usuarios, las interacciones organizativas y departamentales, y la coordinación entre todos estos elementos, a diferencia de las prácticas puramente matemáticas, que pueden automatizarse.

Tipos de llaves

Los sistemas criptográficos pueden utilizar diferentes tipos de claves, y algunos sistemas utilizan más de una. Estas pueden incluir claves simétricas o asimétricas. En un algoritmo de clave simétrica, las claves involucradas son idénticas tanto para cifrar como para descifrar un mensaje. Las claves deben elegirse cuidadosamente, distribuirse y almacenarse de forma segura. Las claves asimétricas, también conocidas como claves públicas , en cambio, son dos claves distintas vinculadas matemáticamente. Normalmente se utilizan juntas para la comunicación. La infraestructura de clave pública (PKI), la implementación de la criptografía de clave pública, requiere que una organización establezca una infraestructura para crear y administrar pares de claves públicas y privadas junto con certificados digitales. [ 2 ]

Inventario

El punto de partida de cualquier estrategia de gestión de certificados y claves privadas es crear un inventario completo de todos los certificados, sus ubicaciones y las partes responsables. Esto no es tarea fácil, ya que los certificados de diversas fuentes se implementan en diferentes ubicaciones por distintas personas y equipos; simplemente no es posible depender de una lista de una sola autoridad de certificación . Los certificados que no se renuevan ni se reemplazan antes de su vencimiento pueden causar graves interrupciones del servicio. Otras consideraciones:

  • Las regulaciones y los requisitos, como PCI-DSS, [ 3 ] exigen una seguridad y gestión rigurosas de las claves criptográficas y los auditores revisan cada vez más los controles y procesos de gestión en uso.
  • Las claves privadas utilizadas con los certificados deben mantenerse seguras [ 4 ] , ya que personas no autorizadas podrían interceptar comunicaciones confidenciales u obtener acceso no autorizado a sistemas críticos. Si no se garantiza una adecuada separación de funciones, los administradores que generan las claves de cifrado podrían utilizarlas para acceder a datos sensibles y regulados.
  • Si una autoridad de certificación se ve comprometida o un algoritmo de cifrado falla, las organizaciones deben estar preparadas para reemplazar todos sus certificados y claves en cuestión de horas.

Pasos de gestión

Una vez inventariadas las llaves, la gestión de las mismas suele constar de tres pasos: intercambio, almacenamiento y uso.

Intercambio de claves

Antes de cualquier comunicación segura, los usuarios deben configurar los detalles de la criptografía. En algunos casos, esto puede requerir el intercambio de claves idénticas (en el caso de un sistema de clave simétrica). En otros, puede requerir la posesión de la clave pública de la otra parte. Si bien las claves públicas pueden intercambiarse abiertamente (su clave privada correspondiente se mantiene secreta), las claves simétricas deben intercambiarse a través de un canal de comunicación seguro. Anteriormente, el intercambio de dichas claves era extremadamente problemático y se simplificó enormemente con el acceso a canales seguros como la valija diplomática . El intercambio de claves simétricas en texto plano permitiría a cualquier interceptor obtener inmediatamente la clave y cualquier dato cifrado.

El avance de la criptografía de clave pública en la década de 1970 simplificó el intercambio de claves. Desde la publicación del protocolo de intercambio de claves Diffie-Hellman en 1975, es posible intercambiar una clave a través de un canal de comunicación inseguro, lo que reduce considerablemente el riesgo de divulgación de la clave durante su distribución. Mediante un método similar a un código de libro , es posible incluir indicadores de clave como texto plano adjunto a un mensaje cifrado. La técnica de cifrado empleada por el descifrador de códigos de Richard Sorge era de este tipo, haciendo referencia a una página de un manual estadístico, aunque en realidad se trataba de un código. La clave de cifrado simétrico Enigma del ejército alemán era de tipo mixto en sus inicios; la clave era una combinación de programas de claves distribuidos secretamente y un componente de clave de sesión elegido por el usuario para cada mensaje.

En sistemas más modernos, como los compatibles con OpenPGP , la clave de sesión para un algoritmo de clave simétrica se distribuye cifrada mediante un algoritmo de clave asimétrica . Este enfoque evita incluso la necesidad de utilizar un protocolo de intercambio de claves como el de Diffie-Hellman.

Otro método de intercambio de claves consiste en encapsular una clave dentro de otra. Normalmente, se genera una clave maestra y se intercambia mediante algún método seguro. Este método suele ser engorroso o costoso (por ejemplo, dividir una clave maestra en varias partes y enviarlas con un mensajero de confianza) y no es adecuado para su uso a gran escala. Una vez que la clave maestra se ha intercambiado de forma segura, se puede utilizar para intercambiar fácilmente las claves subsiguientes. Esta técnica se suele denominar encapsulación de claves . Una técnica común utiliza cifrados de bloques y funciones hash criptográficas .

Un método relacionado consiste en intercambiar una clave maestra (a veces denominada clave raíz) y derivar claves subsidiarias según sea necesario a partir de esa clave y otros datos (a menudo denominados datos de diversificación). El uso más común de este método se encuentra probablemente en los criptosistemas basados ​​en tarjetas inteligentes , como los que se encuentran en las tarjetas bancarias. El banco o la red de crédito integra su clave secreta en el almacenamiento seguro de claves de la tarjeta durante su producción en una instalación segura. Luego, en el punto de venta, tanto la tarjeta como el lector de tarjetas pueden derivar un conjunto común de claves de sesión a partir de la clave secreta compartida y datos específicos de la tarjeta (como el número de serie). Este método también se puede utilizar cuando las claves deben estar relacionadas entre sí (es decir, las claves departamentales están vinculadas a las claves divisionales, y las claves individuales están vinculadas a las claves departamentales). Sin embargo, vincular las claves de esta manera aumenta el daño que puede resultar de una brecha de seguridad, ya que los atacantes obtendrán información sobre más de una clave. Esto reduce la entropía, con respecto al atacante, para cada clave involucrada.

Un método reciente utiliza una función pseudoaleatoria ajena para emitir claves sin que el sistema de gestión de claves esté en posición de verlas. [ 5 ]

Almacenamiento de llaves

Sin embargo, independientemente de su distribución, las claves deben almacenarse de forma segura para mantener la seguridad de las comunicaciones. La seguridad es una preocupación importante [ 6 ] [ 7 ] y, por lo tanto, se utilizan diversas técnicas para lograrlo. Probablemente la más común sea que una aplicación de cifrado gestione las claves para el usuario y dependa de una contraseña de acceso para controlar su uso. Del mismo modo, en el caso de las plataformas de acceso sin llave para teléfonos inteligentes, se mantiene toda la información de identificación de la puerta fuera de los teléfonos móviles y servidores, y se cifran todos los datos, donde, al igual que con las claves de baja tecnología, los usuarios solo proporcionan códigos a aquellos en quienes confían. [ 6 ]

En cuanto a la regulación, existen pocas que aborden en profundidad el almacenamiento de claves. «Algunas contienen directrices mínimas, como "no almacenar claves con datos cifrados" o sugieren que "las claves deben mantenerse de forma segura"». Las excepciones más notables son PCI DSS 3.2.1, NIST 800-53 y NIST 800-57. [ 7 ]

Para una seguridad óptima, las claves pueden almacenarse en un Módulo de Seguridad de Hardware (HSM) o protegerse mediante tecnologías como el Entorno de Ejecución Confiable (TEE, por ejemplo, Intel SGX ) o la Computación Multipartita (MPC). Otras alternativas incluyen el uso de Módulos de Plataforma Confiable (TPM), [ 8 ] HSM virtuales, también conocidos como "Módulos de Seguridad de Hardware del Pobre" (pmHSM), [ 9 ] o matrices de puertas programables en campo (FPGA) no volátiles con configuraciones de sistema en chip compatibles . [ 10 ] Para verificar la integridad de una clave almacenada sin comprometer su valor real, se puede utilizar un algoritmo KCV .

Uso de cifrado de claves

El principal problema radica en la duración del uso de una clave y, por lo tanto, en la frecuencia de su reemplazo. Dado que aumenta el esfuerzo requerido por cualquier atacante, las claves deben cambiarse con frecuencia. Esto también limita la pérdida de información, ya que la cantidad de mensajes cifrados almacenados que se volverán legibles al encontrar una clave disminuirá a medida que aumente la frecuencia de cambio de clave. Históricamente, las claves simétricas se han utilizado durante largos períodos en situaciones donde el intercambio de claves era muy difícil o solo posible de forma intermitente. Idealmente, la clave simétrica debería cambiar con cada mensaje o interacción, de modo que solo ese mensaje se vuelva legible si se descubre la clave ( por ejemplo , mediante robo, criptoanálisis o ingeniería social).

Desafíos

Algunos de los desafíos a los que se enfrentan las organizaciones de TI al intentar controlar y administrar sus claves de cifrado son:

  1. Escalabilidad: Gestión de un gran número de claves de cifrado.
  2. Seguridad: Vulnerabilidad de las claves ante hackers externos y empleados malintencionados.
  3. Disponibilidad: Garantizar el acceso a los datos para los usuarios autorizados.
  4. Heterogeneidad: Compatibilidad con múltiples bases de datos, aplicaciones y estándares.
  5. Gobernanza: Definición del control de acceso y la protección de datos basados ​​en políticas. [ 11 ] La gobernanza incluye el cumplimiento de los requisitos de protección de datos .

Cumplimiento

El cumplimiento de la gestión de claves se refiere a la supervisión, la garantía y la capacidad de demostrar que las claves se gestionan de forma segura. Esto incluye los siguientes dominios de cumplimiento individuales:

  • Seguridad física : la forma más visible de cumplimiento, que puede incluir puertas con cerradura para proteger los equipos del sistema y las cámaras de vigilancia. Estas medidas de seguridad pueden impedir el acceso no autorizado a copias impresas de material clave y a sistemas informáticos que ejecutan software de gestión de claves.
  • Seguridad lógica : protege a la organización contra el robo o el acceso no autorizado a la información. Aquí es donde entra en juego el uso de claves criptográficas, que cifran los datos, haciéndolos inservibles para quienes no poseen la clave para descifrarlos.
  • Seguridad del personal : esto implica asignar roles o privilegios específicos al personal para acceder a la información según el principio de necesidad estricta. Se deben realizar verificaciones de antecedentes a los nuevos empleados, junto con cambios periódicos de roles, para garantizar la seguridad. [ 12 ] [ 13 ]

El cumplimiento puede lograrse con respecto a las normas y regulaciones nacionales e internacionales de protección de datos , como el Estándar de Seguridad de Datos de la Industria de Tarjetas de Pago , la Ley de Portabilidad y Responsabilidad del Seguro Médico ( HIPAA) , la Ley Sarbanes-Oxley o el Reglamento General de Protección de Datos (RGPD ). [ 14 ]

Sistemas de gestión y cumplimiento

Sistema de gestión de claves

Un sistema de gestión de claves (KMS), también conocido como sistema de gestión de claves criptográficas (CKMS) o sistema de gestión de claves empresariales (EKMS), es un enfoque integrado para generar, distribuir y gestionar claves criptográficas para dispositivos y aplicaciones. Estos sistemas pueden abarcar todos los aspectos de la seguridad, desde la generación segura de claves y su intercambio seguro hasta su gestión y almacenamiento seguros en el cliente. Por lo tanto, un KMS incluye la funcionalidad de backend para la generación, distribución y reemplazo de claves , así como la funcionalidad del cliente para inyectar, almacenar y gestionar claves en los dispositivos.

Gestión de claves basada en estándares

Muchas aplicaciones específicas han desarrollado sus propios sistemas de gestión de claves con protocolos propios. Sin embargo, a medida que los sistemas se interconectan más, es necesario compartir las claves entre ellos. Para facilitar esto, se han desarrollado estándares de gestión de claves que definen los protocolos utilizados para gestionar e intercambiar claves criptográficas e información relacionada.

Protocolo de interoperabilidad para la gestión de claves (KMIP)

KMIP es un protocolo de gestión de claves extensible desarrollado por numerosas organizaciones que trabajan en el seno del organismo de normalización OASIS . La primera versión se publicó en 2010 y ha sido perfeccionada posteriormente por un comité técnico activo.

El protocolo permite la creación de claves y su distribución entre distintos sistemas de software que necesitan utilizarlas. Abarca el ciclo de vida completo de las claves simétricas y asimétricas en diversos formatos, el encapsulado de claves, los esquemas de aprovisionamiento y las operaciones criptográficas, así como los metadatos asociados a las claves.

El protocolo está respaldado por una amplia serie de casos de prueba, y cada año se realizan pruebas de interoperabilidad entre los sistemas compatibles.

En el sitio web de OASIS se puede encontrar una lista de unos 80 productos que cumplen con el estándar KMIP .

Código cerrado

  • Bloombase KeyCastle [ 15 ]
  • Servidores C y Java de Cryptsoft KMIP [ 16 ]
  • Orquestación de teclas de Fornetix [ 17 ]
  • Gestor de seguridad de datos Fortanix [ 18 ]
  • Gazzang zTrustee [ 19 ]
  • HP Enterprise Secure Key Manager [ 20 ]
  • Sistema de gestión de claves distribuidas de IBM (DKMS) [ 21 ]
  • Fundación IBM Enterprise Key Management [ 22 ]
  • IBM Security Key Lifecycle Manager [ 23 ]
  • Servicios criptográficos de IBM Cloud Hyper Protect [ 24 ]
  • Oracle Key Vault [ 25 ]
  • Administrador de claves de Oracle [ 26 ]
  • SDK del cliente P6R KMIP [ 27 ]
  • Administrador de claves y políticas de QuintessenceLabs qCrypt [ 28 ]
  • Administrador de protección de datos RSA [ 29 ]
  • SafeNet KeySecure de Gemalto [ 30 ]
  • Gestión de claves de Thales [ 31 ]
  • Administrador de claves de Townsend Security Alliance [ 32 ]
  • Plataforma de protección de confianza Venafi [ 33 ]
  • Plataforma de seguridad de datos Vormetric [ 34 ]

Gestión de claves no conforme con KMIP

Código abierto

  • Barbican, la API de seguridad de OpenStack . [ 35 ]
  • KeyBox: acceso SSH y gestión de claves basados ​​en web. [ 36 ]
  • EPKS - Echo Public Key Share, sistema para compartir claves de cifrado en línea en una comunidad P2P. [ 37 ]
  • Kmc-Subset137 [ 38 ] - sistema de gestión de claves que implementa UNISIG Subset-137 [ 39 ] para la aplicación ferroviaria ERTMS / ETCS .
  • privacyIDEA : gestión de dos factores con soporte para la gestión de claves SSH. [ 40 ]
  • StrongKey - código abierto, última actualización en SourceForge en 2016. [ 41 ] Según su página principal, este proyecto ya no recibe mantenimiento.
  • Vault: servidor secreto de HashiCorp . [ 42 ]
  • NuCypher archivado el 7 de mayo de 2018 en Wayback Machine.
  • SecretHub archivado el 2 de enero de 2020 en Wayback Machine : gestión de claves SaaS con cifrado de extremo a extremo.
  • Infisical : plataforma de gestión de secretos de código abierto de extremo a extremo.

Código cerrado

Política de seguridad de KMS

La política de seguridad de un sistema de gestión de claves proporciona las reglas que se utilizarán para proteger las claves y los metadatos que admite el sistema de gestión de claves. Según lo define el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) , la política debe establecer y especificar reglas para esta información que la protegerán: [ 13 ]

  • Confidencialidad
  • Integridad
  • Disponibilidad
  • Autenticación de la fuente [ 52 ]

Esta protección cubre el ciclo de vida completo de la clave, desde el momento en que la clave entra en funcionamiento hasta su eliminación. [ 12 ]

Traiga su propio cifrado/clave

El modelo "Trae tu propio cifrado" (BYOE, por sus siglas en inglés), también conocido como " trae tu propia clave " (BYOK, por sus siglas en inglés), se refiere a un modelo de seguridad en la nube que permite a los clientes de servicios en la nube pública usar su propio software de cifrado y administrar sus propias claves. Este modelo de seguridad suele considerarse una estrategia de marketing, ya que las claves críticas se entregan a terceros (proveedores de la nube) y los propietarios de las claves siguen siendo responsables de generarlas, rotarlas y compartirlas.

Infraestructura de clave pública (PKI)

Una infraestructura de clave pública es un tipo de sistema de gestión de claves que utiliza certificados digitales jerárquicos para proporcionar autenticación y claves públicas para proporcionar cifrado. Las PKI se utilizan en el tráfico de la World Wide Web, comúnmente en forma de SSL y TLS .

Gestión de claves de grupo de multidifusión

La gestión de claves de grupo implica administrar las claves en una comunicación grupal. La mayoría de las comunicaciones grupales utilizan comunicación multicast, de modo que si el remitente envía un mensaje una sola vez, todos los usuarios lo recibirán. El principal problema en la comunicación grupal multicast es su seguridad. Para mejorar la seguridad, se proporcionan varias claves a los usuarios. Mediante estas claves, los usuarios pueden cifrar sus mensajes y enviarlos de forma secreta. IETF.org publicó el RFC 4046, titulado Arquitectura de gestión de claves de grupo para seguridad multicast (MSEC), que analiza los desafíos de la gestión de claves de grupo. [ 53 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Lloyd, Steve; Adams, Carlisle (2025), "Gestión de claves" , Enciclopedia de criptografía, seguridad y privacidad , Springer, Cham, pp. 1357–1363 , doi : 10.1007/978-3-030-71522-9_85 , ISBN  978-3-030-71522-9, consultado el 11 de mayo de 2026
  2. ↑ Boyle, Randall; Panko, Ray (2015). Seguridad informática corporativa (Cuarta ed.). Upper Saddle River, Nueva Jersey: Pearson. pág. 278.  
  3. ↑ "Sitio web oficial del Consejo de Estándares de Seguridad PCI: verifique el cumplimiento de PCI, descargue los estándares de seguridad de datos y de tarjetas de crédito" . www.pcisecuritystandards.org . Consultado el 16 de febrero de 2022 .
  4. ↑ "¿Cómo gestionas las claves de cifrado y los certificados en tu organización?" . www.linkedin.com . Consultado el 25 de septiembre de 2023 .
  5. ↑ Jarecki, Estanislao; Krawczyk, Hugo; Resch, Jason (2019). "Gestión de claves ajenas y actualizables para sistemas de almacenamiento". Actas de la Conferencia ACM SIGSAC de 2019 sobre seguridad informática y de las comunicaciones . págs. 379– 393. doi : 10.1145/3319535.3363196 . ISBN  978-1-4503-6747-9.
  6. 1 2 "Una tecnología ancestral recibe una renovación clave" . Crain's New York Business . Crain's New York. 20 de noviembre de 2013. Consultado el 19 de mayo de 2015 .
  7. 1 2 "Perdidos en la traducción: cifrado, gestión de claves y seguridad real" . Blog de Google Cloud . Consultado el 16 de septiembre de 2021 .
  8. ↑ Gopal, Venkatesh; Fadnavis, Shikha; Coffman, Joel (2018). «Gestión de claves distribuidas de bajo coste». Congreso Mundial de Servicios IEEE de 2018 (SERVICES) . págs. 57–58 . doi : 10.1109/SERVICES.2018.00042 . ISBN  978-1-5386-7374-4.
  9. ↑ Cifuentes, Francisco; Hevia, Alejandro; Montoto, Francisco; Barros, Tomás; Ramiro, Víctor; Bustos-Jiménez, Javier (2016). "Módulo de seguridad de hardware del pobre (PMHSM): un backend criptográfico de umbral para DNSSEC". Actas de la 9ª Conferencia de Networking de América Latina . págs. 59 a 64. doi : 10.1145/2998373.2998452 . ISBN  978-1-4503-4591-0.
  10. ↑ Parrinha, Diogo; Chaves, Ricardo (2017). "HSM flexible y de bajo costo basado en FPGA no volátiles". Conferencia Internacional de 2017 sobre Computación Reconfigurable y FPGA (ReConFig) . pp. 1–8 . doi : 10.1109/RECONFIG.2017.8279795 . ISBN  978-1-5386-3797-5.
  11. ↑ "Política de seguridad y gestión de claves: gestión centralizada de la clave de cifrado" . Slideshare.net. 13 de agosto de 2012. Consultado el 6 de agosto de 2013 .
  12. 1 2 Turner, Dawn M. "¿Qué es la gestión de claves? Una perspectiva del CISO" . Cryptomathic . Recuperado el 30 de mayo de 2016 .
  13. 1 2 Reinholm, James H. "Simplificando el complejo proceso de auditoría de un sistema de gestión de claves para el cumplimiento" . Cryptomathic . Recuperado el 30 de mayo de 2016 .
  14. ↑ Stubbs, Rob. "Guía del comprador para elegir un sistema de gestión de claves criptográficas" . Cryptomathic . Consultado el 12 de marzo de 2018 .
  15. 1 2 "Bloombase KeyCastle - Gestión del ciclo de vida de claves empresariales - Bloombase - Cortafuegos de almacenamiento inteligente" .
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  • Barker, Elaine (2020). Recomendación para la gestión de claves . doi : 10.6028/NIST.SP.800-57pt1r5 .
  • Kit de herramientas criptográficas del NIST

P* El Grupo de Trabajo de Seguridad en Almacenamiento (SISWG) del IEEE que está creando el estándar P1619.3 para la gestión de claves

  • Instituto Nacional Estadounidense de Estándares - ANSI X9.24, Gestión de claves simétricas para servicios financieros minoristas
  • Comité Técnico del Protocolo de Interoperabilidad de Gestión de Claves (KMIP) de OASIS
  • Comité Técnico de la Infraestructura de Gestión de Claves Empresariales (EKMI) de OASIS
  • "Gestión de claves con un potente almacén de claves"
  • "Sistema inteligente de gestión de llaves - KeyGuard | Senergy Intellution"
  • IBM Security Key Lifecycle Manager, SKLM
  • NeoKeyManager - Hancom Intelligence Inc.
  • Clave KMS archivada el 30/11/2022 en Wayback Machine .