Concepto de seguridad mundial de nCipher

El material de claves del HSM nShield se almacena en los llamados blobs de claves del equipo host. Cada blob de claves es un contenedor cifrado que contiene claves y una Lista de Control de Acceso (LCA) que determina cómo se permite el uso de las claves contenidas en el blob.

Antes de poder usar un HSM nShield, debe configurar un entorno de seguridad. Un entorno de seguridad consta de lo siguiente:

• Un conjunto de HSM que comparten la misma clave de módulo

• Exactamente un conjunto de tarjetas de administrador (ACS) que otorga acceso administrativo al mundo de la seguridad

• Cero o más blobs de clave, donde cada blob de clave está protegido por uno de los siguientes

  • La clave del módulo y un conjunto de tarjetas de operador (OCS)

  • La clave del módulo y una frase de contraseña

  • La clave del módulo únicamente

Al crear un mundo de seguridad, se genera una nueva clave de módulo dentro del HSM y se crea un ACS. Tanto el ACS como el OCS son un conjunto de N tarjetas inteligentes, por lo que se requieren M tarjetas inteligentes para autorizar una operación o descifrar un blob de claves.

Precargar blobs de claves

Cada blob de clave creado en el entorno de seguridad corresponde a un token en EJBCA. Para que el token sea visible al crear un nuevo token criptográfico en EJBCA, es necesario precargar los blobs de clave que se van a usar. Al precargar un blob de clave, este se copia y se descifra dentro del HSM. El usuario del equipo host que ejecutó el comando de precarga puede usar las claves del blob de clave hasta que:

• Hay un tiempo de espera (controlado por el parámetro --timeout del comando createocs)

• La última tarjeta de operador del OCS fue expulsada del HSM (si se utiliza un OCS para proteger el blob de claves y el OCS es un conjunto de tarjetas no persistentes)

• O si se interrumpió la sesión PKCS#11, por ejemplo, porque el HSM se desconectó del host.

Para precargar blobs de clave, se utiliza el comando preload , para tokens OCS, o el comando ppmk , para tokens de tarjeta blanda.

Paso 1: Instalar el módulo nShield y crear un token

Instale el módulo nShield como se describe en la Guía de instalación de nShield. Instale el software cliente en el servidor EJBCA y conéctelo al HSM.

Los componentes del cliente necesarios para instalar son:

• hwsp (controladores, demonio, etc.)

• ctls (administración de claves y otras herramientas principales, herramientas de generación de claves, configuración, herramientas de prueba, pkcs11, etc.)

• ctd (herramientas API básicas nativas y estándar)

A continuación se proporciona un ejemplo resumido de lo anterior, sobre cómo instalar el módulo nShield y crear conjuntos de tarjetas de administrador y operador:

1. Asegúrese de tener instalado todo el software y los controladores necesarios y de haber creado el usuario y el grupo nfast. En Linux, ¿debería instalarse el software en /opt/nfast o en la ubicación a la que apunta la variable de entorno NFAST_HOME?

2. Inicie sesión como usuario nfast: sudo su nfast

3. Establezca el cuadro nCipher en modo de inicialización colocando el interruptor en modo I.

4. Borre el cuadro nCipher presionando el botón de reinicio en el dispositivo.

5. Compruebe que el modo esté en modo de preinicialización y no en modo operativo :

   $ /opt/nfast/bin/enquiry

   Server:

   enquiry reply flags none

   enquiry reply level Six

   serial number 41C5-BA04-6D2C

   mode operational

   version 2.23.6

   speed index 147

   rec. queue 442..642

   level one flags Hardware HasTokens

   version string 2.23.6cam5, 2.22.6cam7 built on Apr 25 2005 18:15:46

   checked in 00000000431dca98 Tue Sep 6 18:58:00 2005

   level two flags none

   max. write size 8192

   level three flags KeyStorage

   level four flags OrderlyClearUnit HasRTC HasNVRAM HasNSOPermsCmd ServerHasPollCmds FastPollSlotList HasSEE HasKLF HasShareACL HasFeatureEnable HasFileOp HasLongJobs ServerHasLongJobs AESModuleKeys NTokenCmds LongJobsPreferred

   code 0 type module 0

   product name nFast server

   device name

   EnquirySix version 4

   groups impath kx

   feature ctrl flags none

   features enabled none

   version serial 0

   remote server port 9004

   Module #1:

   enquiry reply flags none

   enquiry reply level Six

   serial number 41C5-BA04-6D2C

   mode pre-initialisation

   version 2.22.6

   speed index 147

   rec. queue 9..152

   level one flags Hardware HasTokens InitialisationMode PreMaintInitMode

   version string 2.22.6cam7 built on Apr 25 2005 18:15:46

   checked in 00000000426636cd Wed Apr 20 13:02:37 2005

   level two flags none

   max. write size 8192

   level three flags KeyStorage

   level four flags OrderlyClearUnit HasRTC HasNVRAM HasNSOPermsCmd ServerHasPollCmds FastPollSlotList HasSEE HasKLF HasShareACL HasFeatureEnable HasFileOp HasLongJobs ServerHasLongJobs AESModuleKeys NTokenCmds LongJobsPreferred

   code 6 type module 6

   product name nC1002P /nC3022P

   device name #1 nFast PCI device, bus 0, slot 13.

   EnquirySix version 5

   groups impath kx DHPrime1024

   feature ctrl flags LongTerm

   features enabled StandardKM

   version serial 24

   rec. LongJobs queue 8

   SEE machine type de máquina gen1AIF

6. Crea el mundo de seguridad con el comando:

   $ /opt/nfast/bin/new-world -i -Q 1 /1

   15:04:50 WARNING: Module #1: preemptively erasing module to see its slots!

   Create Security World:

   Module 1: 0 cards of 1 written

   Module 1 slot 0: empty

   Module 1 slot 0: unknown card

   Module 1 slot 0:- passphrase specified - overwriting card

   Card writing complete.

   security world generated on module #0; hknso = 6807e0b031c4f797b739ec33ca7dba05279cf54f

   La opción -QK/N indica cuántas tarjetas de administración se crean (N). Se necesitarán K de estas tarjetas para restaurar un módulo con una copia de seguridad del mundo de seguridad. 1/1 es una mala opción en producción, pero es suficiente en este ejemplo. Elija K >=3 y N > K en producción.

7. Cambie el modo en el interruptor del dispositivo al modo O.

8. Haga clic en Borrar nuevamente.

9. Consultar con consulta que el modo ha cambiado a Operacional
   Ejemplo de creación de tarjetas de operador:

   $ /opt/nfast/bin/createocs -m 1 -Q 2 /3 -N ejbca -M -p -T 0

   Creating Cardset:

   Module 1: 0 cards of 3 written

   Module 1 slot 0: Admin Card #1

   Module 1 slot 0: empty

   Module 1 slot 0: blank card

   Module 1 slot 0:- passphrase specified - writing card (naming `EJBCA card 1')

   Module 1: 1 card of 3 written

   Módulo 1 ranura 0: retirar la tarjeta #1 Module 1 slot 0: remove already-written card

   Module 1 slot 0: empty

   Module 1 slot 0: blank card

   Module 1 slot 0:- passphrase specified - writing card (naming `EJBCA card 2')

   Module 1: 2 cards of 3 written

   Module 1 slot 0: remove already-written card #2

   Module 1 slot 0: empty

   Module 1 slot 0: blank card

   New passphrases do not match; please try again.

   Module 1 slot 0:- passphrase specified - writing card (naming `EJBCA card 3')

   Card writing complete.

   cardset created; hkltu = 8d30f2ab5bdccacd8a4333aefed2c0ea1ff0e6db

   $

   Esto generará 3 tarjetas del conjunto ejbca . Se necesitarán dos de estas tarjetas para generar claves e iniciar ejbca. Se pueden usar diferentes conjuntos de tarjetas para diferentes CA.

   El comando de precarga (ver a continuación) siempre debe llamarse como el mismo usuario a menos que se elimine el directorio /opt/nfast/kmdata/preload.
   Si recibe un error HostDataAccessDenied al ejecutar la precarga o iniciar JBoss, se debe a que los permisos de archivo en el directorio /opt/nfast/kmdata/preload son incorrectos. Probablemente se deba a que (en algún momento) ejecutó la precarga con otro usuario, como root o nfast.

10. Cargue el conjunto de tarjetas para que se puedan generar las claves protegidas por el conjunto de tarjetas (conjunto de tarjetas llamado ejbca ):

    $ /opt/nfast/bin/preload -c ejbca pause

    Loading cardsets:

    ejbca on modules 1

    Loading `ejbca':

    Module 1 slot 0: `ejbca ' #3 (`EJBCA card 3' )

    Module 1 slot 0:- passphrase supplied - reading card

    Module 1 slot 0: `ejbca ' #3 (`EJBCA card 3' ): already read

    Module 1 slot 0: empty

    Module 1 slot 0: `ejbca ' #2 (`EJBCA card 2' )

    Module 1 slot 0:- passphrase supplied - reading card

    Card reading complete.

    Loading complete; now pausing

Paso 2: Crear claves PKCS#11 en el módulo nShield

Todos los conjuntos de tarjetas de operador precargadas (OCS) tienen su propia ranura. No es posible predecir el ID de la ranura. Sin embargo, la etiqueta de la ranura indica el nombre de la OCS. El índice de las ranuras depende del orden de carga de las OCS, por lo que se recomienda referenciarlas mediante la etiqueta de ranura/token.

Los siguientes comandos asumen que EJBCA está instalado en /opt/ejbca, JBoss en /opt/jboss y nShield en /opt/nfast. El software puede instalarse en otras ubicaciones, por lo que deberá modificar los comandos según corresponda.

Para crear claves PKCS#11 en el módulo nShield, utilice la interfaz de línea de comandos:

Inicie sesión como el usuario que ejecuta el servidor de aplicaciones. Este usuario debe ser miembro del grupo nfast.

Para crear claves PKCS#11, haga lo siguiente:

1. Crea 3 claves protegidas por el conjunto de claves ejbca de esta manera:

   $ ~nfast /bin/preload -c ejbca /opt/ejbca/dist/clientToolBox/ejbcaClientToolBox .sh PKCS11HSMKeyTool generate /opt/nfast/toolkits/pkcs11/libcknfast .so 4096 signKey TOKEN_LABEL:ejbca

   PKCS11 Token [SunPKCS11-NFastJava] Password:

   Creating certificate with entry signKey.

   $ ~nfast /bin/preload -c ejbca /opt/ejbca/dist/clientToolBox/ejbcaClientToolBox .sh PKCS11HSMKeyTool generate /opt/nfast/toolkits/pkcs11/libcknfast .so 2048 defaultKey TOKEN_LABEL:ejbca

   Loaded pkcs11 uc17cfc7c330e613af5709789ff823a476177e233c-d165e440baa8dc9963780c682836ba17513e8cbf key (RSAPrivate) on modules 1

   PKCS11 Token [SunPKCS11-NFastJava] Password:

   Creating certificate with entry defaultKey.

   $ ~nfast /bin/preload -c ejbca /opt/ejbca/dist/clientToolBox/ejbcaClientToolBox .sh PKCS11HSMKeyTool generate /opt/nfast/toolkits/pkcs11/libcknfast .so 1024 testKey TOKEN_LABEL:ejbca

   Loaded pkcs11 uc17cfc7c330e613af5709789ff823a476177e233c-27cfdae84bf4298f2dde83cd00980a81bcf095bf key (RSAPrivate) on modules 1

   PKCS11 Token [SunPKCS11-NFastJava] Password:

   Creating certificate with entry testKey.

Paso 3: Crear una CA usando el HSM nShield

Para iniciar EJBCA, la precarga debe estar ejecutándose con los almacenes de claves necesarios cargados. En este ejemplo, esto se realizó en el paso 2. Ahora, la precarga se utiliza para iniciar JBoss/WildFly:

Para crear una nueva CA, realice lo siguiente en la interfaz de administración de EJBCA:

1. Cree un nuevo token criptográfico. Seleccione PKCS#11 como tipo. Use "Etiqueta de ranura/token" para referenciar la ranura; el índice de la ranura puede cambiar según el orden de carga de OCS. Según el tipo de token, deberá proporcionar un código de autenticación o ninguno. Después de crear el token criptográfico, debería ver las claves listadas y podrá probarlas haciendo clic en el botón Probar.

2. Cree una nueva CA, seleccione el token criptográfico nShield y seleccione los algoritmos y claves adecuados. Consulte la documentación de EJBCA para obtener más información sobre la creación de una CA.

   1. Con las claves generadas previamente, un ejemplo de práctica recomendada es utilizar signKey para firmar certificados y CRL, testKey para pruebas y defaultKey para todo lo demás (cifrado):

Si varias CA comparten el mismo OCS (y, por lo tanto, la ranura), solo debe crear un token criptográfico en EJBCA y hacer referencia a este token criptográfico desde todas las CA.

Al usar la precarga, no se requiere un código de autenticación para activar una CA. Puede asignar cualquier valor al código de autenticación durante la activación.

Tokens protegidos por OCS

Al utilizar tokens protegidos por OCSP, se debe utilizar el comando de precarga para cargar el OCS y las claves.

Cargue el conjunto de tarjetas para que se puedan generar claves protegidas por el conjunto de tarjetas (en este ejemplo, llamamos al OCS ejbca , pero se puede nombrar arbitrariamente):

No usar precarga

Si se utiliza un conjunto de tarjetas 1/N, no es necesario precargar (aunque se puede). Para PKCS#11, simplemente no utilice el comando preload. El código de autenticación ahora es necesario para activar el token criptográfico en EJBCA.

Al usar un OCS 1/n, se debe insertar una tarjeta del OCS al activar un token criptográfico en EJBCA. Si el OCS es persistente, se puede retirar la tarjeta y activar otro token criptográfico insertando su OCS. Si el OCS no es persistente, el conjunto de tarjetas se descargará automáticamente al retirar la tarjeta.

Al utilizar k/n OCS donde k>1, debe cargar todos los OCS que se utilizarán con precarga y luego iniciar el servidor de aplicaciones también con precarga.

Ejemplo:

Uso de más de un OCS

Es posible usar más de un OCS. Esto es necesario cuando se desea que diferentes CA estén protegidas por diferentes OCS. Para ello, se establece la variable de entorno CKNFAST_LOADSHARING=1. Esta variable de entorno también se establece implícitamente al ejecutar con precarga. Para obtener una lista de todas las ranuras disponibles, se puede ejecutar el siguiente comando:

Tokens protegidos con Softcard

Los tokens protegidos de Softcard se comportan de forma similar a los tokens protegidos de OCS, con la única diferencia de que se usa el comando ppmk en lugar de la precarga. Por ejemplo:

Tokens protegidos del módulo

Las claves protegidas por módulo no requieren un conjunto de tarjetas ni la ejecución de comandos de precarga o ppmk. Por lo tanto, no se requiere un código PIN para activar dicho token. Son adecuadas como claves de protección de bases de datos en EJBCA.

Las claves protegidas del módulo se almacenan en una ranura con el índice de ranura 0. Esta ranura es visible si la variable de entorno CKNFAST_NO_ACCELERATOR_SLOTS está establecida en 0. Esta variable se puede configurar de forma permanente para todas las aplicaciones PKCS#11 agregando lo siguiente a /opt/nfast/cknfastrc

Excepto para usar el índice de ranura 0, se debe usar un archivo de configuración PKCS#11 al crear claves. Esto se debe a que el atributo PKCS#11 CKA_PRIVATE debe establecerse en falso para permitir el uso de la clave sin iniciar sesión. El archivo podría tener este aspecto al usar EJBCA clientToolBox:

Ejemplo:

Al agregarlo como archivo de atributos para su uso en la interfaz de administración, se deben eliminar las filas name , library y slotListIndex , ya que se agregan según su selección en la interfaz. Por lo tanto, se necesitan dos archivos: uno para usar con clientToolBox y otro para la interfaz de administración.

Haga referencia al archivo utilizado para la interfaz de usuario de administración en $EJBCA_HOME/conf/web.properties, agregando las dos líneas siguientes, si el archivo se coloca en /opt/ejbca-custom/attrib/ModuleProtectedKey.conf.

Construir y volver a implementar EJBCA