Die HYOK-Lüge: Ihr Schlüssel, Ihre Kontrolle- Ein gefährliches Versprechen

„Ihr Schlüssel, Ihre Kontrolle.“ Mit diesem Versprechen werben Cloud-Anbieter für Verschlüsselungskonzepte wie Bring Your Own Key (BYOK) und Hold Your Own Key (HYOK). Was nach vollständiger Kontrolle über die eigenen Daten klingt, kann sich bei genauerer technischer Betrachtung jedoch als gefährliche Illusion erweisen.

Denn was nützt es, wenn der Kunde seine kryptografischen Schlüssel selbst verwaltet, die Entschlüsselung aber weiterhin innerhalb der Infrastruktur des Cloud-Anbieters stattfindet?

Die WizardTales GmbH, Betreiberin der deutschen Public-Cloud-Plattform WX-ONE, spricht deshalb von der „HYOK-Lüge“. Gemeint ist nicht das Konzept kundenseitiger Schlüsselverwaltung selbst, sondern das häufig damit verbundene Sicherheitsversprechen: Wer den Schlüssel kontrolliert, kontrolliere automatisch auch den Zugriff auf seine Daten.

Pünktlich zum Beginn der Smart Country Convention (SCCON) in Berlin fordert WX-ONE eine ehrlichere Debatte über die tatsächlichen Grenzen bestehender Cloud-Verschlüsselungsmodelle. Das Unternehmen verweist dabei ausdrücklich auf die dokumentierten technischen Abläufe etablierter Cloud-Dienste und stellt eigene Lösungen vor, die das grundlegende Problem an der richtigen Stelle adressieren: bei der tatsächlichen Ver- und Entschlüsselung.

Der Schlüssel beim Kunden, der Klartext beim Provider

BYOK und HYOK ermöglichen es Unternehmen, mehr Kontrolle über die Verwaltung kryptografischer Schlüssel zu erhalten.

Bei BYOK bringt der Kunde eigenes Schlüsselmaterial in eine Schlüsselverwaltungsumgebung ein. Bei HYOK verbleiben maßgebliche Schlüssel außerhalb der regulären Schlüsselverwaltung des Cloud-Anbieters, beispielsweise in einem kundeneigenen Hardware-Sicherheitsmodul.

Beide Ansätze können wichtige Anforderungen an Compliance, Governance und Schlüsselverwaltung erfüllen.

Was sie jedoch nicht automatisch verhindern, ist der Zugriff des Cloud-Anbieters auf die entschlüsselten Daten.

Bei klassischer serverseitiger Verschlüsselung übernimmt weiterhin die Infrastruktur des Cloud-Anbieters die eigentlichen kryptografischen Operationen oder erhält die dafür erforderlichen Datenschlüssel.

Damit kann ein grundlegendes Problem bestehen bleiben: Der Anbieter verwaltet zwar möglicherweise nicht den Hauptschlüssel, seine Systeme sind aber weiterhin an der Verarbeitung von Klartext oder Klartext-Datenschlüsseln beteiligt.

„Wenn der Kunde den Schlüssel hält, der Provider aber entschlüsselt, ist das Augenwischerei“, erklärt Tobias Gurtzick, Geschäftsführer der WizardTales GmbH. „Es wird suggeriert, der Kunde hätte die volle Kontrolle über seine Daten. Tatsächlich kontrolliert er häufig nur die Schlüsselverwaltung. Das mag für Compliance-Anforderungen ausreichen. Wer daraus aber ableitet, der Cloud-Anbieter könne technisch nicht mehr auf die Daten zugreifen, verwechselt Schlüsselhoheit mit Datensouveränität.“

Amazon EBS: Warum kundeneigene Schlüssel das grundlegende Problem nicht lösen

Wie relevant diese Unterscheidung ist, zeigt sich bereits bei der Verschlüsselung virtueller Festplatten.

Amazon Web Services bietet für seinen Block-Storage-Dienst Elastic Block Store (EBS) eine Verschlüsselung auf Basis des AWS Key Management Service (KMS) an. Dabei können Kunden auch eigene, selbst verwaltete KMS-Schlüssel verwenden. Über externe Schlüsselverwaltungen lassen sich darüber hinaus HYOK-Konzepte realisieren.

Doch die eigentliche Verschlüsselung der Volume-Daten findet dadurch nicht automatisch innerhalb einer vom Kunden kontrollierten Umgebung statt.

AWS beschreibt in seiner technischen Dokumentation, dass für EBS-Volumes individuelle Datenschlüssel verwendet werden. Diese werden über AWS KMS bereitgestellt und zur Ver- und Entschlüsselung der Volume-I/O in der Nitro-Hardware der EC2-Infrastruktur genutzt. Der Klartext-Datenschlüssel bleibt während der Einbindung des Volumes in der dafür vorgesehenen Speicherumgebung verfügbar.

Damit liegt die tatsächliche kryptografische Verarbeitung weiterhin auf der Infrastrukturseite des Cloud-Anbieters – unabhängig davon, ob der übergeordnete KMS-Schlüssel vom Kunden verwaltet wird.

Das bedeutet nicht, dass AWS seine Kundendaten unbefugt ausliest oder die Schutzmechanismen der Nitro-Architektur wirkungslos wären. Es zeigt jedoch, dass die Kontrolle über den Hauptschlüssel allein keine kundenseitige Ver- und Entschlüsselung garantiert.

„Das ist keine theoretische Kritik und auch keine Behauptung über das Verhalten einzelner Anbieter“, so Gurtzick. „Es ist eine Frage der Architektur. Bei einer serverseitigen Volume-Verschlüsselung übernimmt die Infrastruktur des Anbieters die Verschlüsselungsarbeit. Der Kunde kann den übergeordneten Schlüssel kontrollieren, ohne damit automatisch die Kontrolle über den gesamten Klartextpfad zu besitzen.“

Für Unternehmen, die tatsächlich verhindern möchten, dass der Cloud-Betreiber an der Entschlüsselung beteiligt ist, reicht ein Wechsel der Schlüsselverwaltung deshalb nicht aus. Die Ver- und Entschlüsselung selbst muss an eine andere Stelle verlagert werden.

Auch bei S3 löst serverseitige Verschlüsselung das Problem nicht

Dasselbe grundlegende Problem zeigt sich bei der serverseitigen Verschlüsselung von Objektspeichern.

Amazon S3 unterstützt unter anderem die Verschlüsselung mit kundenseitig verwalteten AWS-KMS-Schlüsseln, bekannt als SSE-KMS.

Bei diesem Verfahren verschlüsselt der S3-Dienst die gespeicherten Objekte. Beim Abruf fordert Amazon S3 die Entschlüsselung des zugehörigen Datenschlüssels über AWS KMS an. Der entschlüsselte Datenschlüssel wird anschließend vom S3-Dienst verwendet, um das Objekt zu entschlüsseln.

Die Entschlüsselung findet somit ausdrücklich innerhalb des Dienstes des Cloud-Anbieters statt.

Daran ändert auch die kundenseitige Verwaltung des übergeordneten Schlüssels nichts Grundsätzliches.

SSE-KMS schützt gespeicherte Daten und ermöglicht eine differenzierte Kontrolle der Schlüsselverwendung. Es ist jedoch keine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung gegenüber dem Betreiber des Speicherdienstes.

„Wenn ich möchte, dass mein Storage-Provider meine Daten nicht lesen kann, muss ich verschlüsseln, bevor sie seinen Dienst erreichen“, erläutert Gurtzick. „Das klingt selbstverständlich. Trotzdem wird serverseitige Verschlüsselung häufig in einem Atemzug mit vollständiger Datenkontrolle genannt. Genau diese Unterscheidung müssen wir wieder deutlicher machen.“

s3seal: WX-ONE veröffentlicht eigene S3-Verschlüsselung als Open Source

WX-ONE belässt es bei dieser Kritik nicht bei einer theoretischen Forderung.

Mit s3seal hat das Unternehmen eine eigene Lösung für die transparente Verschlüsselung von S3-Objekten entwickelt und als Open Source veröffentlicht.

s3seal ist ein S3-kompatibler Verschlüsselungsproxy, der Daten vor der Weitergabe an den eigentlichen Objektspeicher verschlüsselt und beim Abruf wieder entschlüsselt.

Wird der Proxy innerhalb einer vom Kunden kontrollierten Umgebung betrieben und bleiben seine Schlüssel dort geschützt, erhält der nachgelagerte Storage-Anbieter ausschließlich verschlüsselte Objektdaten.

Damit wird die Ver- und Entschlüsselung bewusst aus dem Storage-Dienst herausgelöst.

Technisch verwendet s3seal AES-256-GCM mit einzeln authentifizierten Datenblöcken. Die Architektur unterstützt unter anderem Multipart-Uploads, partielle Objektabrufe über Range-Requests und die transparente Bereitstellung von Objektgrößen und ETags.

Besonderes Augenmerk wurde darauf gelegt, die Verschlüsselung mit zentralen Eigenschaften der S3-Schnittstelle zu verbinden, ohne dafür eine separate Metadatenbank betreiben zu müssen.

„Wir wollten nicht einfach sagen, dass serverseitige S3-Verschlüsselung für bestimmte Sicherheitsanforderungen nicht ausreicht“, erklärt Gurtzick. „Wir wollten auch zeigen, wie man es anders machen kann. Deshalb haben wir s3seal entwickelt und den Quellcode veröffentlicht. Jeder kann sich ansehen, wie die Verschlüsselung funktioniert, die Architektur überprüfen und die Lösung selbst einsetzen.“

Das Projekt ist öffentlich verfügbar unter:

https://github.com/wx-one/s3seal

Die Veröffentlichung als Open Source soll auch die Diskussion darüber fördern, wie sich vertrauliche Datenspeicherung mit offenen Schnittstellen, technischer Transparenz und möglichst geringer Abhängigkeit vom Storage-Anbieter verbinden lässt.

Confidential Encryption: Wenn der Cloud-Anbieter selbst keinen Zugriff mehr hat

Während s3seal das Problem der serverseitigen Verschlüsselung bei Objektspeichern adressiert, geht WX-ONE mit Confidential Encryption noch einen entscheidenden Schritt weiter.

Denn Daten müssen nicht nur sicher gespeichert werden. In vielen Anwendungen müssen sie auch innerhalb der Cloud verarbeitet werden.

Hier liegt die besondere Herausforderung: Bei klassischen Cloud-Architekturen befinden sich die entschlüsselten Daten während der Verarbeitung im Arbeitsspeicher virtueller Maschinen, auf den privilegierte Komponenten der Host-Infrastruktur grundsätzlich zugreifen können.

WX-ONE löst dieses Problem durch die Verbindung aus hardwarebasierter Isolation, kryptografischer Remote Attestation und kontrollierter Schlüsselfreigabe.

Die technische Grundlage bilden Confidential Virtual Machines auf Basis von AMD Secure Encrypted Virtualization – Secure Nested Paging (SEV-SNP).

Bei dieser Technologie wird der Arbeitsspeicher einer virtuellen Maschine durch hardwareverwaltete Schlüssel geschützt und gegenüber der darunterliegenden Host-Infrastruktur isoliert.

Der entscheidende Unterschied liegt jedoch darin, wo die eigentliche Ver- und Entschlüsselung stattfindet.

Bei der Confidential-Encryption-Lösung von WX-ONE erfolgt sie unmittelbar im Userspace der geschützten Kundenumgebung.

Nicht ein zentraler Cloud-Dienst von WX-ONE entschlüsselt die Daten. Nicht die Storage-Infrastruktur übernimmt die Verarbeitung der kundenseitigen Geheimnisse. Die erforderlichen Schlüssel werden innerhalb der hardware-isolierten Umgebung verwendet, in der auch die Anwendung des Kunden ausgeführt wird.

WX-ONE stellt dafür Rechenleistung, Netzwerk und Speicher bereit, erhält über die regulären administrativen Schnittstellen der Host-Infrastruktur aber keinen Zugriff auf den geschützten Arbeitsspeicher, die darin verwendeten Schlüssel oder die entschlüsselten Kundendaten.

Der Cloud-Anbieter betreibt die Infrastruktur, ohne selbst an der Entschlüsselung beteiligt zu sein.

„Wir lösen das Problem nicht dadurch, dass wir unseren Kunden versprechen, ihre Daten nicht anzusehen“, erklärt Gurtzick. „Unsere Architektur ist so aufgebaut, dass wir über unsere regulären administrativen Zugriffsmöglichkeiten gar nicht an den Klartext gelangen. Wir entschlüsseln nichts für den Kunden. Wir bekommen seine Schlüssel nicht und können seinen geschützten Arbeitsspeicher nicht einfach auslesen. Die gesamte Ver- und Entschlüsselung findet innerhalb seiner eigenen isolierten Umgebung statt.“

Remote Attestation: Die Sicherheitsbedingungen lassen sich überprüfen

Die hardwarebasierte Isolation allein ist allerdings nur ein Teil der Lösung.

Entscheidend ist auch, dass kryptografische Schlüssel ausschließlich an eine Ausführungsumgebung gelangen, die den Sicherheitsanforderungen des Kunden entspricht.

Hierfür nutzt WX-ONE Remote Attestation.

Die geschützte virtuelle Maschine stellt einen kryptografisch authentifizierten Bericht über ihre sicherheitsrelevanten Eigenschaften bereit. Dazu gehören Informationen über die Konfiguration, den Plattformzustand und die gemessene Ausführungsumgebung.

Diese Nachweise lassen sich unabhängig überprüfen und mit den vom Kunden festgelegten Sicherheitsrichtlinien vergleichen.

Erst wenn die Prüfung erfolgreich ist, wird die Freigabe der benötigten Schlüssel an die autorisierte Umgebung ermöglicht.

Weicht die Umgebung von den definierten Anforderungen ab, bleibt die Schlüsselfreigabe aus.

Durch die Kombination aus hardwaregeschütztem Arbeitsspeicher, überprüfter Ausführungsumgebung und sicherer Schlüsselbereitstellung wird das Vertrauen in die Administrations- und Host-Infrastruktur des Cloud-Anbieters erheblich reduziert.

„Der Kunde muss uns nicht einfach glauben, dass wir seine Daten nicht entschlüsseln“, sagt Gurtzick. „Er kann kryptografisch überprüfen, welche Umgebung seine Schlüssel erhält. Genau das ist der Unterschied zwischen einer organisatorischen Zusage und einer technisch überprüfbaren Sicherheitsarchitektur.“

Das Sicherheitsmodell ist dabei nicht frei von Vertrauensannahmen. Insbesondere die Integrität der eingesetzten Hardware, Firmware und der Software innerhalb der geschützten Kundenumgebung bleibt relevant. Auch mögliche Schwachstellen und Seitenkanalangriffe müssen in der Sicherheitsbewertung berücksichtigt werden.

Die Architektur beseitigt somit nicht jedes denkbare Risiko. Sie adressiert aber gezielt die Abhängigkeit von den privilegierten Zugriffsmöglichkeiten des Cloud-Betreibers, die bei herkömmlichen Architekturen bestehen kann.

WX1-Keyagent und OpenBao: Vertrauliche Datenverarbeitung ohne komplexe Eigenentwicklung

Die Nutzung von Confidential Computing war bislang häufig mit erheblichem technischem Integrationsaufwand verbunden.

Unternehmen mussten Attestierungsverfahren implementieren, vertrauenswürdige Ausführungsumgebungen prüfen, Schlüsselverwaltungen anbinden und sicherstellen, dass vertrauliche Schlüssel ausschließlich innerhalb der vorgesehenen Umgebung verwendet werden.

Mit dem selbst entwickelten WX1-Keyagent macht WX-ONE diese Funktionen als fertiges Integrationspaket zugänglich.

Der WX1-Keyagent verbindet die geschützte Kundenumgebung mit den erforderlichen Verfahren für Remote Attestation und Schlüsselbereitstellung. Die Ver- und Entschlüsselung selbst findet weiterhin innerhalb der isolierten Kundenumgebung statt.

In Kombination mit OpenBao als vollständig verwaltetem Dienst entsteht eine integrierte Lösung, mit der Unternehmen die Vorteile von Confidential Encryption kostengünstig nutzen können, ohne selbst eine komplexe Attestierungs- und Schlüsselmanagement-Infrastruktur entwickeln zu müssen.

OpenBao ist ein quelloffener Secrets-Manager unter dem Dach der Linux Foundation. WX-ONE bietet ihn als hochverfügbaren Managed Service an. Der Dienst gehört zum Geltungsbereich des kürzlich erhaltenen C5-Testats, das insgesamt 21 Cloud-Dienste umfasst.

OpenBao stellt Funktionen für die Verwaltung kryptografischer Schlüssel, Secrets und Zertifikate bereit. Der WX1-Keyagent ermöglicht deren Einbindung in eine Architektur, bei der die Freigabe sensibler Schlüssel an überprüfbare Eigenschaften der geschützten Kundenumgebung gebunden wird.

Damit kombiniert WX-ONE den Komfort verwalteter Cloud-Dienste mit einer technischen Trennung zwischen Infrastrukturbetrieb und vertraulicher Datenverarbeitung.

Für Unternehmen mit eigener Schlüsselverwaltungsinfrastruktur arbeitet WX-ONE darüber hinaus an einer Erweiterung des WX1-Keyagent.

Künftig soll dieser auch Hardware-Sicherheitsmodule über die standardisierte PKCS#11-Schnittstelle unterstützen und damit die Integration kundeneigener HSM-Systeme ermöglichen.

Digitale Souveränität beginnt dort, wo der Provider nicht mehr alles kann

Die Diskussion über digitale Souveränität konzentriert sich häufig auf den geografischen Standort von Rechenzentren, die Rechtsordnung des Anbieters oder die Frage, wer kryptografische Schlüssel besitzt.

All diese Aspekte sind wichtig. Sie beantworten für sich genommen jedoch nicht die entscheidende technische Frage: Kann der Cloud-Anbieter auf die Daten seiner Kunden zugreifen?

Auch eine Cloud, die sämtliche organisatorischen und regulatorischen Anforderungen erfüllt, kann auf einer Architektur basieren, in der privilegierte Infrastrukturkomponenten Zugriff auf Klartextdaten erhalten können.

„Wir diskutieren in Europa intensiv über digitale Souveränität, über Datenstandorte und darüber, unter welcher Jurisdiktion ein Cloud-Anbieter steht“, sagt Gurtzick. „Aber solange der Anbieter technisch auf meine Daten zugreifen kann, bleibt eine wesentliche Abhängigkeit bestehen. Ein europäisches Rechenzentrum allein löst dieses Problem genauso wenig wie ein kundeneigener Schlüssel.“

Nach Ansicht von WX-ONE muss sich die Bewertung souveräner Cloud-Architekturen deshalb stärker an ihren tatsächlichen technischen Eigenschaften orientieren.

Die entscheidende Frage ist nicht nur, welche Zugriffe einem Betreiber erlaubt sind, sondern auch, welche Zugriffe ihm technisch überhaupt möglich bleiben.

„Wir wollen unseren Kunden keine Augenwischerei verkaufen, sondern echte Sicherheit“, ergänzt Gurtzick. „Dazu gehört auch, offen über die Grenzen einzelner Technologien zu sprechen. BYOK und HYOK können sinnvoll sein. Aber man darf aus der Kontrolle über einen Schlüssel nicht automatisch die Kontrolle über die Daten ableiten.“

Drei Fragen, die jeder Cloud-Kunde stellen sollte

WX-ONE empfiehlt Unternehmen und öffentlichen Auftraggebern, bei der Bewertung von Cloud-Sicherheitsarchitekturen drei grundlegende Fragen zu stellen:

1. Wo findet die Entschlüsselung tatsächlich statt?

Innerhalb eines Dienstes des Cloud-Anbieters oder ausschließlich in einer geschützten, vom Kunden kontrollierten Ausführungsumgebung?

2. Kann der Anbieter technisch auf Schlüssel, Arbeitsspeicher oder Klartextdaten zugreifen?

Welche Zugriffsmöglichkeiten bestehen über privilegierte Infrastrukturkomponenten, Administrationsschnittstellen oder die verwendeten kryptografischen Dienste?

3. Kann der Kunde die Sicherheitsbedingungen unabhängig überprüfen?

Lassen sich die Eigenschaften der Ausführungsumgebung kryptografisch nachweisen und zur Voraussetzung für die Schlüsselfreigabe machen, oder beruht das Sicherheitsversprechen ausschließlich auf den Zusagen des Anbieters?

Für WX-ONE sind diese Fragen entscheidender als die bloße Bezeichnung eines Verschlüsselungskonzepts.

WX-ONE auf der SCCON: Einladung zur offenen und kontroversen Diskussion

Mit der Veröffentlichung zum Auftakt der Smart Country Convention am 13. Oktober in Berlin möchte WX-ONE bewusst eine Diskussion über die tatsächlichen technischen Grundlagen digitaler Souveränität anstoßen.

Vertreter des Unternehmens sind heute auf der SCCON unterwegs und stehen für persönliche Gespräche mit Behörden, IT-Sicherheitsverantwortlichen, Unternehmen, Cloud-Anbietern und anderen Interessierten zur Verfügung.

Dabei geht es ausdrücklich nicht ausschließlich um die eigenen Produkte.

WX-ONE lädt ebenso zur offenen und gerne kontroversen Diskussion über BYOK, HYOK, Confidential Computing, kryptografische Schlüsselverwaltung und die Architektur moderner Cloud-Sicherheitslösungen ein.

„Wir freuen uns über jeden, der unsere Einschätzung teilt. Aber genauso über diejenigen, die uns technisch widersprechen möchten“, erklärt Gurtzick. „Sicherheit entsteht nicht dadurch, dass alle dieselben Marketingversprechen wiederholen. Sie entsteht durch nachvollziehbare Architekturen, überprüfbare Annahmen und die Bereitschaft, bestehende Konzepte kritisch zu hinterfragen.“

Wer sich mit dem Team über Confidential Encryption, den WX1-Keyagent, OpenBao, s3seal oder grundsätzliche Fragen moderner Cloud-Sicherheit austauschen möchte, ist herzlich eingeladen, auf der SCCON das persönliche Gespräch zu suchen.

Interessierte können sich auch direkt über die Kontaktmöglichkeiten von WX-ONE melden.

Über WX-ONE

WX-ONE ist die Public-Cloud-Plattform der WizardTales GmbH mit Sitz in Ratingen. Das Unternehmen entwickelt wesentliche Teile seines Cloud-Stacks selbst und betreibt Cloud-Regionen in Deutschland und Indien.

Das Portfolio umfasst Compute, Storage, Netzwerk und Kubernetes sowie Managed Services für Datenbanken, Softwareentwicklung, Kommunikation und IT-Sicherheit.

Ein besonderer technologischer Schwerpunkt liegt auf Confidential Computing, Confidential Encryption und eigenen Lösungen für überprüfbare Datensicherheit. Mit Projekten wie s3seal stellt das Unternehmen zudem selbst entwickelte Technologien als Open Source zur Verfügung.

WX-ONE verfolgt das Ziel, leistungsfähige Cloud-Dienste mit überprüfbarer Datensicherheit und digitaler Souveränität zu verbinden.

Weitere Informationen: https://wx1.de

Pressekontakt

WizardTales GmbH

Kokkolastraße 5

40882 Ratingen

Tobias Gurtzick, Geschäftsführer

E-Mail: presse@wx1.de

Telefon: +49 2102 5655540

Website: https://wx1.de

WX-ONE ist das Cloud-Angebot der WizardTales GmbH und bietet umfassende IT-Lösungen in verschiedenen Sektoren. Mit einer starken Betonung von Forschung und Entwicklung, modernen Technologie Anpassungen und Kundenzentrierung, setzt WX-ONE den Standard für hochwertige IT-Dienstleistungen weltweit.

Weitere Informationen stehen auf der Website https://wx1.de zur Verfügung.