O que é o módulo de hardware de segurança (HSM)?
Módulo de segurança de hardware explicado
Um módulo de hardware de segurança (HSM) é um dispositivo informático dedicado e inviolável concebido para proteger os ativos digitais mais críticos de uma organização: as suas chaves criptográficas.
Pensem num HSM como um cofre ou fortaleza para chaves. Gera, armazena e gere chaves de encriptação e executa operações criptográficas sensíveis, como encriptação, desencriptação e assinatura digital, inteiramente dentro do seu limite de segurança.
Esta é a sua característica definidora. Ao isolar as chaves dos ambientes de software vulneráveis (como sistemas operativos hosts ou servidores de uso geral), o HSM garante que as chaves nunca sejam expostas a ameaças externas como malware ou ataques de raspagem de memória.
Qual é o papel de um HSM na segurança dos dados?
A principal função de um HSM consiste em estabelecer uma raiz de confiança para toda uma infraestrutura de segurança de dados. Garante que as chaves escritas para encriptar dados e verificar identidades são autênticas, geridas com segurança e estão sempre disponíveis. O HSM desempenha esta função através de três funções principais de segurança da cloud:
- Gestão do ciclo de vida: geração de chaves criptográficas verdadeiramente aleatórias e de alta qualidade (utilizando a entropia de hardware), armazenamento seguro e gestão da sua eventual destruição.
- Em segundo lugar, um processamento seguro: realizar todas as operações criptográficas sensíveis (assinatura, encriptação, hash) dentro do seu processador seguro e isolado, garantindo que as chaves nunca o deixem.
- Terceiro, aplicação de políticas: controlo rigoroso de quem ou de que aplicação pode aceder e que operações estão autorizadas a executar, exigindo frequentemente vários autenticadores (Controlo Duplo) para ações altamente sensíveis.
Diferença entre os módulos HSM e TPM
Embora os módulos de hardware e os módulos de plataforma fiável (TPM) sejam chips de segurança especializados, servem objetivos diferentes e funcionam em diferentes escalas. São distintos em termos de missão, implementação e nível de certificação.
Missão e âmbito
Estas são implementadas para fornecer uma gestão centralizada da chave para aplicações empresariais de alto valor, como a infraestrutura de chaves públicas (PKI), a encriptação da base de dados e o processamento do pagamento.
Protegem as chaves de toda a organização. Por outro lado, os TPM centram-se na segurança do dispositivo local e na integridade da plataforma. São normalmente utilizados para proteger o processo de arranque, armazenar credenciais da máquina local e gerir a encriptação da unidade de disco rígido para um único computador.
Implementação e dimensionamento
Um HSM é um aparelho dedicado, muitas vezes ligado à rede, concebido para operações de grande volume, capaz de milhares de transações por segundo.
São recursos amovíveis e partilhados para a rede. Os TPMs costumam ser chips pequenos incorporados diretamente na placa-mãe do dispositivo. Executam operações locais de baixo volume e estão fortemente ligadas a uma máquina central específica.
Certificação e camadas físicas
Estes têm como objetivo a maior garantia, geralmente cumprindo FIPS 140-2 Nível 3 ou superior. Este nível exige recursos físicos robustos que os tornem invioláveis, o que significa que qualquer ataque é detetado e faz com que as teclas sejam colocadas a zeros (destruídas).
Normalmente, os TPM encontram-se com níveis inferiores de certificação FIPS, muitas vezes de Nível 2, o que os torna invioláveis, mas não necessariamente resistentes, refletindo o seu papel na proteção de um único ponto final em vez da Raiz de Confiança de uma grande organização.
Como funcionam os módulos de segurança?
O funcionamento de um módulo de segurança centra-se fundamentalmente na criação de um ambiente seguro e autónomo para a segurança da rede, um "mundo da segurança" onde o material criptográfico pode ser gerado, armazenado e utilizado sem nunca ser exposto a um sistema central.
O Fluxo de Trabalho Seguro
O processo começa com a geração de chaves. Ao contrário dos sistemas baseados em software, que dependem da entropia do sistema operativo host, um HSM utiliza um gerador de números aleatórios (RNG) baseado em hardware dedicado.
Este processo físico proporciona uma fonte de aleatoriedade verdadeira e certificada, essencial para criar uma encriptação forte e imprevisível. Uma vez geradas, estas chaves privadas são imediatamente armazenadas na memória não volátil protegida do HSM e nunca é permitido deixar o dispositivo num estado não encriptado.
Segurança física e lógica
A segurança do HSM é mantida por salvaguardas físicas e lógicas. Fisicamente, o dispositivo está alojado num chassis robusto e protegido, concebido para ser inviolável, muitas vezes cumprindo as normas FIPS 140-2 Nível 3.
O hardware monitora constantemente para detetar intrusões, alterações de temperatura ou sondagens não autorizadas. Se for detetado um ataque físico, o dispositivo aciona automaticamente uma contramedida, tal como a colocação a zero (eliminação imediata) de todas as chaves criptográficas armazenadas, destruindo efetivamente o alvo do atacante antes que este possa ser roubado.
Vantagens dos módulos de segurança de hardware
Os módulos de hardware são uma camada de base porque oferecem garantia verificável e uma raiz de confiança forte e sem compromissos para todas as operações. O seu valor vai além da simples proteção de chaves, oferecendo vantagens essenciais em termos de conformidade regulamentar, resiliência operacional e confiança para toda a infraestrutura digital.
Proteção de dados e ativos digitais
A vantagem mais fundamental de um HSM é a sua capacidade de oferecer o mais alto nível de proteção aos ativos mais críticos da sua organização: as chaves privadas criptográficas.
Ao isolá-los num ambiente de hardware dedicado e inviolável, os HSMs neutralizam de forma eficaz inúmeras ameaças baseadas em software, incluindo a destruição da memória, explorações do SO do sistema central e ataques internos.
Uma vez que as chaves privadas nunca saem do módulo seguro, não podem ser copiadas nem roubadas por pessoas não autorizadas. Este isolamento assegura a integridade e a confidencialidade de todo o sistema de encriptação, salvaguardando os dados sensíveis, a propriedade intelectual e os ativos digitais proprietários de compromissos.
Cumprimento das normas de conformidade e da indústria
Os HSM são indispensáveis para as organizações que operam em indústrias regulamentadas, uma vez que simplificam o complexo processo de cumprimento de rigorosos mandatos mundiais.
Os organismos e normas regulamentares, tais como a norma de segurança dos dados da indústria de cartões de pagamento (PCI DSS) para as transações financeiras, as normas federais de processamento de informação do governo dos EUA (FIPS 140-2/3) e o Regulamento Geral sobre a Proteção de Dados (RGPD) da UE, têm todos requisitos para a guarda robusta de chaves.
Suporte para continuidade de negócios e recuperação de desastres
Além da segurança, foram concebidos para resiliência e alta disponibilidade, o que é vital para a manutenção da continuidade do negócio. Normalmente, são implementados em clusters com redundância total e capacidades de distribuição de carga, garantindo que os serviços de criptografia permanecem ininterruptos mesmo em caso de falha de um módulo.
Além disso, os HSM incluem métodos altamente seguros e protegidos por hardware para o backup e o restauro seguro dos dados de configuração, utilizando frequentemente cartões inteligentes encriptados ou fichas de hardware dedicadas.
Tipos de módulos de segurança de hardware
Os HSM são geralmente categorizados pela sua função primária e pelo seu método de implementação. Por função, os dois tipos principais são os HSM para fins gerais e os HSM para pagamentos.
Os HSM de utilização geral são utilizados em vários sectores para proteger chaves para coisas como infraestruturas de chaves públicas, encriptação transparente de dados, assinatura de código e gestão de identidades. Estes utilizam padrões criptográficos comuns como PKCS#11.
Em contrapartida, os HSM para pagamentos são módulos de dispositivos altamente especializados concebidos especificamente para satisfazer os rigorosos requisitos de segurança e desempenho do sector financeiro, incluindo a segurança do processamento de transações, a emissão de cartões e as trocas de blocos de PIN, muitas vezes em conformidade estrita com normas como o PCI PTS HSM.
Principais casos de uso dos HSMs
Os HSM não estão limitados a uma única indústria; servem como um componente essencial sempre que sejam necessárias chaves de elevado valor ou operações criptográficas sensíveis e orientadas para a conformidade. Os seus casos de uso são vastos, formando a base da segurança para as finanças digitais, o cloud computing e a verificação de identidade.
Garantir Transações Financeiras
No sector financeiro, onde a confiança e o cumprimento da regulamentação são primordiais, os HSM dedicados ao pagamento são indispensáveis.
Protegem as chaves utilizadas para todos os aspetos do processamento de pagamentos, desde a segurança das transações com cartões de crédito e de débito até à encriptação das trocas de blocos com NIP.
Além disso, protege e emite cartões de pagamento físicos e digitais em conformidade com normas PCI PTS HSM rigorosas. Além das finanças tradicionais, também desempenham um papel crucial no mundo emergente dos ativos digitais, protegendo as palavras-passe privadas que controlam as grandes carteiras de criptomoedas corporativas.
Proteger Chaves Criptográficas em Ambientes Cloud
À medida que as empresas migram as suas cargas de trabalho para a cloud, os HSM asseguram-se de que mantêm a propriedade e o controlo finais sobre as suas chaves de encriptação. Graças a conceitos como "Bring your own key", as organizações utilizam HSM para gerar e gerir as suas chaves-mestre localmente, antes de as importarem de forma segura para o serviço de gestão de chaves do fornecedor de cloud.
Isto garante que nenhum administrador da cloud ou terceiro tem acesso às chaves não encriptadas. Até os principais fornecedores de cloud contam com HSMs certificados como raiz de confiança para as suas próprias ofertas de KMS geridos. Esta base também se estende às arquiteturas modernas, onde os HSMs fornecem um cofre para os segredos e as chaves necessários para aplicações distribuídas e containers executados em ambientes como o Kubernetes.
Casos de uso de autenticação e assinatura digital
Os HSM constituem a base da confiança digital. Na Public Key Infrastructure (PKI), eles protegem as chaves de assinatura de autoridade de certificação (AC) e raiz altamente sensíveis. Se estas chaves fossem comprometidas, a integridade de todo o ecossistema de PKI desmoronar-se-ia.
Do mesmo modo, para os programadores de software, os HSM protegem as chaves privadas utilizadas para a assinatura de código, permitindo aos utilizadores verificar a autenticidade e a integridade do software transferido.
Do lado da rede, os HSM armazenam de forma segura as palavras-passe privadas utilizadas para estabelecer ligações TLS/SSL robustas para todos os sites e aplicações seguros. Por fim, são utilizados para gerar e proteger chaves para um utilizador e autenticação fortes, incluindo chaves utilizadas para IDs digitais emitidas pelo governo e assinaturas eletrónicas juridicamente vinculativas.
Desafios de segurança de bases de dados e chaves sem HSMs
A confiança no armazenamento baseado em software para a encriptação de bases de dados e outras funções de segurança críticas introduz riscos significativos e custos ocultos.
Sem um módulo de segurança certificado, as chaves criptográficas ficam expostas às mesmas vulnerabilidades do sistema operativo host e das aplicações circundantes.
Esta falta de isolamento torna as palavras-passe suscetíveis a ataques sofisticados, mais notavelmente raspagem de memória ou explorações de software que podem extrair a chave privada da memória ou do sistema de ficheiros de um servidor. Um roubo bem-sucedido torna todos os dados encriptados associados instantaneamente legíveis, conduzindo diretamente a uma violação de dados catastrófica.
Para além da ameaça imediata de compromisso essencial, o facto de operar sem HSM cria sérios obstáculos ao cumprimento da regulamentação. As estruturas de conformidade, como PCI DSS, FIPS e HIPAA, requerem frequentemente a utilização de ferramentas validadas por FIPS para fins de proteção.
Melhores práticas para a implementação de HSMs
Uma implementação bem-sucedida da segurança de hardware requer um planeamento cuidado centrado na centralização, aplicação das políticas e resiliência.
- Centralizar a gestão de chaves: Trate o HSM como a única Raiz de Confiança autoritativa para a organização. Integre o HSM com um KMS completo para centralizar a gestão de chaves em todas as aplicações e ambientes híbridos/multicloud. Isto elimina as dispersões de chaves e reforça uma política de segurança consistente, reduzindo drasticamente os custos administrativos e os riscos.
- Aplicar controlos de acesso rigorosos: Implemente o RBAC para garantir que apenas os utilizadores e as aplicações autorizados podem interagir com o HSM. Para operações altamente protegidas, imponha o controle duplo (também conhecido como quórum M-of-N), que requer que vários administradores independentes aprovem uma ação, evitando que qualquer ponto único de falha ou ameaça interna comprometa o sistema.
- Assegure uma alta disponibilidade e redundância: Implemente os HSM numa configuração em cluster e com equilíbrio de carga, de modo a garantir uma disponibilidade contínua e dar suporte à continuidade da atividade. Estabeleça um processo de backup e recuperação de chaves robusto e seguro através de tokens ou cartões inteligentes. Isto garante o restauro imediato das passagens em caso de desastre ou falha do módulo, apoiando um plano abrangente de recuperação de desastres.
Configure o HSM para registar todas as interações, incluindo geração de chaves, tentativas de acesso e ações administrativas. Integre estes registos com as suas ferramentas de informação de segurança e gestão de eventos (SIEM) para monitorização e alertas em tempo real.
Soluções OVHcloud e HSM
Para o ajudar a gerir a complexidade, ao mesmo tempo que mantém uma postura de segurança inigualável em matéria de conformidade com a cloud, a OVHcloud oferece serviços integrados, poderosos e económicos para controlo de identidade, gestão de dados e defesa de rede.
Gestão de Identidades e Acessos (Identity and Access Management, ou IAM)
O OVHcloud IAM dá-lhe o poder de definir com precisão quem pode aceder a que recursos da OVHcloud, e com que finalidade, com base num modelo de confiança zero. O IAM foi concebido para proteger toda a sua infraestrutura, melhorar a produtividade da equipa e simplificar os seus esforços de conformidade — tudo incluído sem custos adicionais.
Gestor de segredos
Interromper o armazenamento de dados sensíveis, como chaves API, credenciais de bases de dados e palavras-passe SSH, em texto simples ou ficheiros de configuração. O OVHcloud Secret Manager oferece uma plataforma altamente segura e centralizada para gerir, reproduzir e distribuir os seus segredos críticos, garantindo que estão protegidos por níveis avançados de segurança e conformidade.
Proteção sempre ativa e ilimitada
Os ataques DDoS são uma ameaça constante, concebida para interromper o seu serviço e prejudicar a sua reputação. Com a OVHcloud, não precisa de se preocupar. A nossa infraestrutura anti-DDoS, líder do sector, é ativada por predefinição e incluída gratuitamente com cada produto.