Das National Institute of Standards and Technology (NIST) der USA ist damit beauftragt, Cybersicherheitsstandards festzulegen und Produkte zu validieren, hinkt bei beidem jedoch hoffnungslos hinterher. Angesichts neuer Bedrohungen – wir meinen dich, Quantencomputer – könnten die anhaltenden Verzögerungen zu einer Krise werden.
Besonders besorgniserregend sind die Verzögerungen bei FIPS-140-3-Validierungen und der Entwicklung einer Post-Quanten-Kryptografie.
FIPS 140-3 legt Standards für Verschlüsselung und Schutz fest – für alles von Software, SSDs und HDDs bis hin zu Netzwerk-Switches und neuen Standards für Quantenverschlüsselung. Dennoch liegen die Produktvalidierungen weit hinter den historischen Normen zurück. Während sich die Technologie des Quantencomputings weiterentwickelt, wird dieses Problem zu einer Krise, wenn es nicht jetzt gelöst werden kann.
Verzögerungen bei FIPS 140-3
Der FIPS-140-Standard begann im Januar 1994 mit FIPS 140-1, der von einer Arbeitsgruppe aus Regierung und Industrie entwickelt wurde, der Anbieter und Nutzer kryptografischer Geräte angehörten. FIPS 140-2 wurde im Mai 2001 herausgegeben, und FIPS 140-1 wurde ein Jahr später außer Kraft gesetzt.
FIPS-140 wurde zur wichtigsten Grundlage für den internationalen Standard ISO/IEC 19790:2006, Sicherheitsanforderungen für kryptografische Module, der im März 2006 herausgegeben wurde. Damit führte NIST den Standardisierungsprozess für einen Großteil der Welt an. Hunderte, wenn nicht Tausende, von Produkten wurden nach FIPS 140-2 validiert. Die Anbietergemeinschaft wusste fast zwei Jahrzehnte lang, wie diese Produkte zu entwickeln und zu warten waren, und historisch dauerte die Validierung sechs bis höchstens zwölf Monate – es sei denn, es wurde etwas eklatant Fehlerhaftes festgestellt. Das kam nicht besonders häufig vor, weil der Prozess bekannt war und die Anbieter wussten, was zu tun war und wie es zu tun war.
FIPS 140-3 wurde im März 2019 herausgegeben, und im September 2020 begannen die Einreichungen zur Validierung. Der FIPS-140-3-Standard änderte weder die Verschlüsselungsalgorithmen noch die Schlüssellänge. Geändert hat sich bei FIPS 140-3, dass der Standard nun die Sicherheitsanforderungen in allen Phasen der Erstellung eines kryptografischen Moduls bewertet, einschließlich Design, Implementierung und abschließender betrieblicher Bereitstellung. FIPS 140-3 verlangt außerdem unterschiedliche Autorisierungsstufen und Benutzer für Verwaltungsaktivitäten – ähnlich wie bei SELinux mit einem SecAdmin-Benutzer (Sicherheitsadministrator) und einem AuditAdmin (dem Administrator der Auditdateien). Die Anbietergemeinschaft musste also einige Änderungen vornehmen, aber Hardwareanbieter mussten höchstwahrscheinlich keinen neuen ASIC mit neuen Algorithmen entwickeln, sondern lediglich die Firmware anpassen.
Heute sind wir fast drei Jahre nach Beginn der FIPS-140-3-Einreichungen. Zwar gab es während eines Teils dieser Zeit einen Covid-Lockdown, doch das erklärt nicht, warum es bis zur vergangenen Woche nur sieben FIPS-140-3-Validierungen gegeben hat – die letzte davon liegt fast sechs Monate zurück (siehe Diagramm unten) – und weitere 189 (und täglich mehr) sich im Validierungsprozess befinden. Ich bezweifle, dass die Anbietergemeinschaft so inkompetent ist, dass sie die geringfügigen Änderungen, die für eine Produktvalidierung erforderlich sind, nicht umsetzen könnte. Hinzu kommt, dass sowohl Hardware- als auch Softwareprodukte nach FIPS 140-2 vermutlich verschwunden sind, da die letzte Einreichung nach FIPS 140-2 im März 2022 erfolgte und diese Produkte vermutlich schon vor einiger Zeit das Ende ihres Lebenszyklus erreicht haben.
Nach FIPS 140-3 validierte Produkte zum 18. Juli 2023
| Zertifikatsnummer | Name des Anbieters | Modulname | Modultyp | Validierungsdatum | Status |
|---|---|---|---|---|---|
| 4442 | VMware, Inc. | VMware’s ESXboot Cryptographic Module | Software | 02/23/2023 | Aktiv |
| 4402 | Advanced Micro Devices (AMD) | AMD Ryzen PRO 4000 Series PSP Cryptographic CoProcessor | Firmware-Hybrid | 12/30/2022 | Aktiv |
| 4401 | Advanced Micro Devices (AMD) | AMD Ryzen PRO 5000 Series PSP Cryptographic CoProcessor | Firmware-Hybrid | 12/30/2022 | Aktiv |
| 4392 | Apple Inc. | Apple corecrypto Module v11.1 [Apple silicon, Kernel, Software] | Software | 12/07/2022 | Aktiv |
| 4391 | Apple Inc. | Apple corecrypto Module v11.1 [Apple silicon, User, Software] | Software | 12/07/2022 | Aktiv |
| 4390 | Apple Inc. | Apple corecrypto Module v11.1 [Intel, Kernel, Software] | Software | 12/07/2022 | Aktiv |
| 4389 | Apple Inc. | Apple corecrypto Module v11.1 [Intel, User, Software] | Software | 12/07/2022 | Aktiv |
Der Mangel an FIPS-140-3-Produkten beeinträchtigt unsere Sicherheitslage erheblich, und von NIST gibt es keine öffentlichen Aussagen darüber, wann oder ob der Validierungsprozess aufholen wird.
Siehe die Top Enterprise Encryption Products
Quantenresistente Algorithmen
Diese Verzögerungen treten gleichzeitig mit der von der Behörde beaufsichtigten Bewertung und Standardisierung quantenresistenter kryptografischer Public-Key-Algorithmen auf.
Dieser Prozess läuft seit 2016, und seitdem haben sowohl die Quantentechnologie als auch das Verständnis und Interesse an Quanten deutlich zugenommen. Doch sieben Jahre später haben wir nur vier Algorithmen, obwohl NIST vergangene Woche bekannt gab , dass eine Reihe weiterer Kandidaten geprüft wird – ein Prozess, von dem erwartet wird, dass er „mehrere Jahre“ dauert.
Die Verzögerung bei der Entwicklung quantenresistenter Algorithmen ist angesichts der Zeit, die benötigt wird, um diese Produkte auf den Markt zu bringen, besonders beunruhigend. Bei einem neuen Standard benötigt ein Anbieter im Allgemeinen vier bis sechs Jahre, um einen ASIC zur Umsetzung des Standards zu entwickeln. Danach braucht der Anbieter noch Zeit, um das Produkt validieren zu lassen – was offenbar beunruhigend lange dauert.
Ich bin nicht sicher, ob NIST der doppelten Herausforderung gewachsen ist, die Algorithmen bereitzustellen und Produkte zu validieren, damit Anbieter Produkte verfügbar machen können, bevor Quantencomputer die heutige Technologie knacken können. Zwischen der Quantentechnologie und der Prüfung der Algorithmen durch NIST ist ein Wettlauf im Gange, und derzeit sieht das Ergebnis besorgniserregend aus.
Da NIST sowohl für unser Land als auch für große Teile der Welt die Standardisierungs- und Validierungsstelle für Standards ist, finde ich die Situation sowohl entmutigend als auch ziemlich beängstigend. Keine Woche vergeht ohne eine neue Quantenankündigung von Anbietern, und kein Tag vergeht ohne einen weiteren großen Cybersicherheitsvorfall. Außerdem können heute gestohlene verschlüsselte Daten später entschlüsselt werden. Das Potenzial für „Harvest now, decrypt later“-Angriffe (HNDL) ist daher ein Sicherheitsproblem des Quantencomputings, das bereits Realität ist.
Wir verdienen Standards, die dem Land ein Mindestmaß an Sicherheit bieten, und wir brauchen eine Standardisierungsstelle, die vorausschauend auf die Zukunft blickt und sicherstellt, dass wir geschützt sein werden. Im Moment haben wir weder das eine noch das andere und können nur hoffen, dass die Cybersicherheitsstrategie der Biden-Regierung dies beheben kann.
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