Anforderungen des FIPS 140

Das National Institute of Standards and Technology (NIST) gibt die FIPS-Veröffentlichungsreihe 140 heraus, um die Anforderungen und Standards für kryptografische Module zu koordinieren. Diese umfassen sowohl Hardware- als auch Softwarekomponenten, die von Ministerien und Behörden der US-Regierung und der kanadischen Regierung zum Schutz sensibler Informationen verwendet werden.

FIPS 140-Compliance

Cloud-Dienstanbieter (Cloud Service Provider, CSP) müssen FIPS-Sicherheitskontrollen implementieren, um die Anforderungen an Cloud-Computing für die US-amerikanische und kanadische Regierung sowie deren Auftragnehmer und Anbieter zu erfüllen. In der FIPS-Veröffentlichung 140 ist festgelegt, dass die Verschlüsselung im Rahmen des Cryptographic Module Validation Program (CMVP) FIPS-validiert sein muss, wenn sie als Mechanismus zur Erfüllung einer Sicherheitsanforderung eingesetzt wird. 

Die neueste FIPS-Veröffentlichungsreihe 140 ist eine dritte Überarbeitung, die allgemein als FIPS 140-3 bezeichnet wird. Das NIST hat eine Übergangs-Roadmap für die Migration vom FIPS 140-2- zum FIPS 140-3-Standard veröffentlicht und Google unterstützt diese Migration. Seit September 2022 werden alle FIPS 140-Einreichungen von Google für neue Module nach dem Standard 140-3 vorgenommen. Gemäß den CMVP-Richtlinien ist der Umfang einer FIPS 140-Validierung ein kryptografisches Modul und kein einzelner Cloud-Dienst. Google Cloud-Dienste erreichen Compliance, indem sie sich auf die zugrunde liegenden FIPS 140-validierten kryptografischen Module verlassen.

Überblick über die FIPS 140-Kryptografie in Google Cloud

Google Cloud schützt Kundendaten in seiner globalen Infrastruktur mit FIPS-validierten kryptografischen Modulen für inaktive Daten, Daten bei der Übertragung zwischen Google-Rechenzentren und externen Kommunikationskanälen zwischen Client und Google.

• BoringCrypto Module (BCM): Das zentrale Open-Source-Kryptografiemodul von Google, das nach FIPS 140 validiert wurde und in BoringSSL enthalten ist, einer Open-Source-Kryptografiebibliothek, die von OpenSSL abgeleitet wurde. BoringCrypto dient als primäre Software-Kryptografie-Engine für die Verschlüsselung ruhender Daten und Daten bei der Übertragung in nativen Google Cloud-Diensten.
• Hardwaresicherheitsmodule (HSMs): Dedizierte physische kryptografische Hardware, die bis FIPS 140-2 / FIPS 140-3 Level 3 validiert ist. Google Cloud-Kunden können Cloud HSM verwenden, um auf Cluster von Google HSMs zuzugreifen.

NIST FIPS 140-2 Sunset Timeline

Gemäß dem Übergangszeitplan des NIST wurden alle aktiven FIPS 140-2-Zertifikate am 21. September 2026 in die historische Liste des CMVP verschoben. Gemäß NIST- und CMVP-Richtlinie:

• Die Änderung des Status in „Historisch“ spiegelt die Einstellung der Standardversion wider – es handelt sich nicht um einen Widerruf oder eine Sicherheitslücke.
• Bundesbehörden und regulierte Kunden dürfen weiterhin bestehende Systeme betreiben und nutzen, die historische FIPS 140-2-Module enthalten.

Google’s Rolling Validation Lifecycle for BoringCrypto

Google Cloud hält sich an die FedRAMP-Richtlinie für die Auswahl und Verwendung kryptografischer Module, die eine regelmäßige Neuvalidierung und Aktualisierung kryptografischer Module vorschreibt. Anstatt alle cloudnativen Dienste an eine einzige statische Überarbeitung zu binden, führt Google einen kontinuierlichen Validierungslebenszyklus für BoringCrypto gemäß FIPS 140-3 durch. Im Zuge von Aktualisierungen dieser Dienste können im Laufe der Zeit oder für verschiedene Backend-Komponenten unterschiedliche validierte BoringCrypto-Builds verwendet werden. Google setzt diese Richtlinie konsequent um und wendet das Update-Stream-Modell auf andere Richtlinien an, die eine FIPS-Kryptografie-Zertifizierung erfordern, darunter CJIS, ITAR, DoD IL4 und IL5, IRS 1075, JISF und Protected B.

• FIPS 140-2 (Zertifikat Nr. 4407): BoringCrypto – Historisch (Stand: 21. September 2026)
• FIPS 140-3 (Zertifikat Nr. 4735): BoringCrypto – Aktiv (validiert im Juli 2024)
• FIPS 140-3 (Zertifikat Nr. 5104): BoringCrypto – Aktiv (validiert im Dezember 2025)
• FIPS 140-3 (Zertifikat Nr. 5244): BoringCrypto — Aktiv (validiert im April 2026)
• FIPS 140-3 (Zertifikat Nr. 5296): BoringCrypto – Aktiv (validiert im Juni 2026)

(Eine vollständige Liste der aktiven CMVP-validierten BoringCrypto-Builds von Google finden Sie in der CMVP-Datenbank. Wählen Sie Google als Anbieter und BoringCrypto als Modulnamen aus.)

Google Cloud aktualisiert interne Baseline-Dienstbinärdateien schrittweise auf diese aktiven, nach FIPS 140-3 validierten Builds. So wird ein kontinuierlicher kryptografischer Schutz für die zugrunde liegenden Plattformdienste gewährleistet, ohne dass funktionsgefährdende Änderungen oder Dienstunterbrechungen eingeführt werden.

Modell der geteilten Verantwortung für FIPS-Kryptografie

Die kryptografische Compliance gemäß FIPS 140 unterliegt einem Modell der geteilten Verantwortung zwischen Google Cloud und dem Kunden.

Verantwortung von Google Cloud („Sicherheit der Cloud“)

• Physische Sicherheit und Sicherheit zwischen Rechenzentren: Verschlüsselung von Daten bei der Übertragung über das private globale Glasfasernetzwerk von Google.
• Native verwaltete Dienste: Plattformverschlüsselung für FedRAMP-autorisierte Produkte und Dienste, die vollständig von Google Cloud entwickelt, gewartet und betrieben werden. 
• CMVP-Lebenszyklusverwaltung: Aufrechterhaltung aktiver FIPS 140-3-Zertifizierungen für BoringCrypto und die zugrunde liegenden HSMs.
• Keine Unterbrechung für Kunden: Die Backend-Kryptografie wird umgestellt, ohne dass Änderungen an Kundenendpunkten, -stufen oder -URLs erforderlich sind.

Verantwortung des Kunden („Sicherheit in der Cloud“)

• Gastbetriebssystem und Arbeitslasten: Aktivieren des FIPS-Modus in Gastbetriebssystemen (z.B. Ubuntu Advantage FIPS, RHEL FIPS-Modus), die auf Compute Engine- oder GKE-Worker-Knoten ausgeführt werden.
• Clientseitige TLS- und API-Verbindungen: Sicherstellen, dass Clientsoftware, SDKs und Entwicklerendpunkte, die eine Verbindung zu Google APIs herstellen, validierte kryptografische Bibliotheken verwenden.
• Datenverschlüsselung auf Anwendungsebene: Verwaltung von Verschlüsselungsschlüsseln (über Cloud KMS, Cloud HSM, CMEK oder Cloud EKM) und Datenschutzrichtlinien für Gäste.

Informationen für regulierte Kunden

Für SaaS-Anbieter, Bundesbehörden und Unternehmenskunden, die genutzte Autorisierungen in ihrem Systemsicherheitsplan (SSP) dokumentieren:

• Übernahme der Kontrolle SC-13: Kunden, die native Google Cloud-Dienste nutzen, können die kryptografischen Kontrollen von Google im Rahmen der FedRAMP-Autorisierung für Google-Dienste (FedRAMP-ID: FR1805751477) übernehmen.
• Tabelle der kryptografischen SSP-Module: Da Google Builds von BoringCrypto im Rahmen seines rollierenden Validierungsmodells kontinuierlich validiert, sollten Kunden dokumentieren, dass ihr kryptografischer Schutz die aktiven FIPS 140-3-BoringCrypto-Zertifikate von Google übernimmt, und den FedRAMP-Systemsicherheitsplan / die Zusammenfassung der Kundenimplementierung von Google Cloud zitieren.
• Prüfungszusicherung und -bestätigung: Offizielle Compliance-Pakete, 3PAO-Sicherheitsbewertungsberichte (SAR) und Artefakte für kontinuierliches Monitoring können über die Übersicht über Complianceberichte von Google Cloud unter NDA abgerufen werden.