Der Inhalt dieses Dokuments wurde im Mai 2024 zum letzten Mal aktualisiert und stellt den Stand zum Zeitpunkt der Erstellung dar. Die Sicherheitsrichtlinien und -systeme von Google können sich aber in Zukunft ändern, da wir den Schutz unserer Kundinnen und Kunden kontinuierlich verbessern.
Bei Google umfasst unsere umfassende Sicherheitsstrategie die Verschlüsselung inaktiver Daten, um Kundendaten vor Angreifern zu schützen. Wir verschlüsseln alle Google Kundeninhalte mit einem oder mehreren Verschlüsselungsverfahren, ohne dass Sie etwas tun müssen. In diesem Dokument wird unser Ansatz für die Standardverschlüsselung inaktiver Daten für die Google-Infrastruktur und Google Cloud erläutert. Außerdem wird erläutert, wie wir diese Methode verwenden, um Kundeninhalte sicherer zu machen.
Dieses Dokument richtet sich an Sicherheitsarchitekten und Sicherheitsteams, die Google derzeit verwenden bzw. dies beabsichtigen. In diesem Dokument werden Grundkenntnisse in der Verschlüsselung und der kryptografischen Primitive vorausgesetzt. Weitere Informationen zu Kryptografie finden Sie unter Einführung in die moderne Kryptografie.
Die Verschlüsselung inaktiver Daten dient zum Schutz der Daten, die auf einem Laufwerk (z. B. SSD) oder auf Sicherungsmedien gespeichert sind. Alle von Google gespeicherten Daten werden auf der Speicherebene mit dem AES-Algorithmus (Advanced Encryption Standard) AES-256 verschlüsselt. Wir verwenden eine gemeinsame kryptografische Bibliothek Tink, die unser gemäß FIPS 140-2 validiertes Modul BoringCrypto enthält, um die Verschlüsselung in der Google Cloud einheitlich zu implementieren.
Die Schlüssel, die bei der Standardverschlüsselung inaktiver Daten verwendet werden, gehören uns und wir verwalten sie. Wenn Sie Google Cloud verwenden, können Sie mit dem Cloud Key Management Service eigene Verschlüsselungsschlüssel erstellen, mit denen Sie Ihren Daten eine Umschlagverschlüsselung hinzufügen können. Mit Cloud KMS können Sie Schlüssel erstellen, rotieren, verfolgen und löschen. Weitere Informationen finden Sie unter Cloud Key Management Service im Detail.
Wie die Verschlüsselung inaktiver Daten zum Schutz der Daten beiträgt
Die Verschlüsselung inaktiver Daten ist nur ein Teil einer umfassenden Sicherheitsstrategie. Die Verschlüsselung hat folgende Vorteile:
- Trägt dazu bei, dass der Angreifer die Daten nicht ohne Zugriff auf die Verschlüsselungsschlüssel lesen kann, wenn Daten in die Hände von Angreifern fallen. Selbst wenn der Angreifer Zugriff auf die Speichergeräte hat, die Kundendaten enthalten, kann er diese weder verstehen noch entschlüsseln.
- Reduziert die Angriffsfläche, indem die unteren Ebenen der Hardware- und Softwarestacks entfernt werden.
- Fungiert als Nadelöhr, da zentral verwaltete Verschlüsselungsschlüssel einen zentralen Ort darstellen, an dem der Zugriff auf Daten erzwungen und geprüft werden kann.
- Reduziert die Angriffsfläche, da Unternehmen nicht alle Daten schützen müssen, sondern sich auf ihre Schutzstrategien auf die Verschlüsselungsschlüssel konzentrieren können.
- Bietet unseren Kunden einen wichtigen Datenschutzmechanismus. Wenn Daten im inaktiven Zustand verschlüsselt werden, beschränkt dies den Zugriff von Systemen und Entwicklern auf die Daten.
Was sind Kundendaten?
Wie in den Google Cloud-Nutzungsbedingungen definiert, sind Kundendaten Daten, die Kunden oder Endnutzer Google über die Dienste in ihrem Konto zur Verfügung stellen.
Kundeninhalte sind Daten, die Sie selbst generieren oder uns zur Verfügung stellen, z. B. Daten, die in Cloud-Storage-Buckets, Persistent-Disk-Volumes und Festplatten-Snapshots gespeichert sind, die von Compute Engine verwendet werden. Dieses Dokument konzentriert sich auf die Standardverschlüsselung im Ruhezustand für diese Art von Kundendaten.
Kunden-Metadaten sind Daten über Ihre Kundeninhalte und umfassen automatisch generierte Projektnummern, Zeitstempel, IP-Adressen, die Byte-Größe eines Objekts in Cloud Storage oder den Maschinentyp in Compute Engine. Kunden-Metadaten sind in dem Maße geschützt, dass eine kontinuierliche Leistung und ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet sind. Dieses Dokument befasst sich nicht mit dem Schutz von Metadaten.
Kundeninhalte und Kundenmetadaten zusammen ergeben Kundendaten.
Standardverschlüsselung von inaktiven Daten
Google verschlüsselt alle gespeicherten inaktiven Kundeninhalte mit einem oder mehreren Verschlüsselungsverfahren, ohne dass Sie etwas tun müssen. In den folgenden Abschnitten werden die Mechanismen beschrieben, die wir zum Verschlüsseln von Kundeninhalten verwenden.
Verschlüsselungsebenen
Google nutzt verschiedene Verschlüsselungsebenen, um den Schutz von Daten sicherzustellen. Die Verwendung mehrerer Verschlüsselungsebenen bietet zusätzlichen redundanten Datenschutz und gibt uns die Möglichkeit, basierend auf den Anwendungsanforderungen den jeweils optimalen Ansatz zu bestimmen.
Das folgende Diagramm zeigt die verschiedenen Verschlüsselungsebenen, die im Allgemeinen zum Schutz von Nutzerdaten in Google-Produktionszentren verwendet werden. Entweder werden für alle Nutzerdaten die Verschlüsselung des verteilten Dateisystems oder die Datenbank- und Dateispeicherverschlüsselung eingesetzt und für alle Daten in Google-Produktionsrechenzentren wird die Verschlüsselung auf Speichergerät eingerichtet.
Verschlüsselung auf Hardware- und Infrastrukturebene
Alle Speichersysteme von Google verwenden eine ähnliche Verschlüsselungsarchitektur. Die Implementierungsdetails unterscheiden sich jedoch von System zu System. Daten werden zur Speicherung in Unterdateiblöcke zerlegt. Jeder Block kann eine Größe von mehreren GB haben. Jeder Block wird auf Speicherebene mit einem individuellen Datenverschlüsselungsschlüssel (Data Encryption Key, DEK) verschlüsselt: Zwei Blöcke haben nicht denselben DEK, auch wenn sie demselben Kunden gehören oder auf demselben Gerät gespeichert sind. (Ein Datenblock in Datastore, App Engine und Pub/Sub kann die Daten mehrerer Kunden enthalten.)
Nach einer Aktualisierung eines Datenblocks wird dieser mit einem neuen Schlüssel verschlüsselt; der vorhandene Schlüssel wird nicht wiederverwendet. Diese Partitionierung der Daten mithilfe eines anderen Schlüssels beschränkt das Risiko eines potenziellen Missbrauchs des Datenverschlüsselungsschlüssels auf diesen Datenblock.
Google verschlüsselt Daten, bevor sie in ein Datenbankspeichersystem oder Hardwarelaufwerk geschrieben werden. Die Verschlüsselung ist von vornherein Bestandteil aller Speichersysteme, wird also nicht nachträglich hinzugefügt.
Jeder Datenblock hat eine eindeutige Kennung. Mithilfe von ACLs (Access Control Lists) wird sichergestellt, dass jeder Block nur von Google-Diensten entschlüsselt werden kann, die mit autorisierten Rollen betrieben werden, die nur zu diesem Zeitpunkt Zugriff erhalten. Diese Zugriffsbegrenzung verhindert den Zugriff auf die Daten ohne Autorisierung, wodurch die Sicherheit und der Datenschutz der Daten erhöht werden.
Jeder Datenblock wird über unsere Speichersysteme verteilt und in verschlüsselter Form für Sicherung und Notfallwiederherstellung repliziert. Ein Angreifer, der auf Kundendaten zugreifen möchte, müsste zwei Dinge kennen und darauf zugreifen können: alle Speicherblöcke, die den gewünschten Daten entsprechen, und alle Verschlüsselungsschlüssel, die zu den Blöcken gehören.
Das folgende Diagramm zeigt, wie Daten in unsere Infrastruktur hochgeladen und dann zum Speichern in verschlüsselte Blöcke unterteilt werden.
Wir verwenden den AES-Algorithmus, um inaktive Daten zu verschlüsseln. Alle Daten auf Speicherebene werden von DEKs verschlüsselt, die standardmäßig AES-256 verwenden, mit Ausnahme einer kleinen Anzahl von nichtflüchtigen Speichern, die vor 2015 erstellt wurden und AES-128 verwenden. AES ist weit verbreitet, da sowohl AES-256 als auch AES-128 vom National Institute of Standards and Technology (NIST) zur Langzeitspeicherung empfohlen werden. AES ist oft Teil der Complianceanforderungen der Kunden.
Verschlüsselung auf Speichergeräteebene
Zusätzlich zur Verschlüsselung auf Speichersystemebene werden Daten auch auf Speichergeräteebene mit AES-256 für Festplattenlaufwerke (HDD) und Solid-State-Laufwerke (SSD) verschlüsselt, wobei ein separater Schlüssel auf Geräteebene verwendet wird (der sich von dem Schlüssel unterscheidet, der zur Verschlüsselung der Daten auf Speicherebene verwendet wird). Eine geringe Anzahl von Legacy-HDDs nutzt noch AES-128. Nutzerdaten, die auf von Google verwendeten SSDs gespeichert sind, werden ausschließlich mit AES-256 verschlüsselt.
Verschlüsselung von Sicherungen
Unser Sicherungssystem sorgt dafür, dass die Daten während des Sicherungsvorgangs verschlüsselt bleiben. Mit diesem Ansatz wird die unnötige Freigabe von Klartextdaten vermieden.
Außerdem verschlüsselt das Sicherungssystem die meisten Sicherungsdateien weiter unabhängig mit ihrem eigenen DEK. Der DEK wird von einem Schlüssel abgeleitet, der in Keystore gespeichert ist und zum Zeitpunkt der Sicherung pro Datei einen zufällig generierten Seed erstellt. Ein weiterer DEK wird für alle Metadaten in Sicherungen verwendet. Dieser DEK wird ebenfalls im Keystore gespeichert.
FIPS-Compliance bei inaktiven Daten
Google Cloud verwendet ein gemäß FIPS 140-2 validiertes Verschlüsselungsmodul (Zertifikat 4407) in der Produktionsumgebung.
Schlüsselverwaltung
Aufgrund der hohen Anzahl von Schlüsseln bei Google und der Notwendigkeit einer geringen Latenz und hohen Verfügbarkeit werden DEKs in der Nähe der Daten gespeichert, die sie verschlüsseln. DEKs werden mit einem Schlüsselverschlüsselungsschlüssel (Key Encryption Key, KEK) verschlüsselt (verpackt). Dabei wird die Technik der Umschlagverschlüsselung verwendet. Diese KEKs sind nicht kundenspezifisch. Stattdessen sind für jeden Dienst ein oder mehrere KEKs vorhanden.
KEKs werden zentral in Keystore gespeichert, einem Repository, das speziell zum Speichern von Schlüsseln erstellt wurde. Mit weniger KEKs als DEKs und dem zentralen Keystore können Daten im großen Maßstab gespeichert und verschlüsselt sowie Datenzugriffe von einem zentralen Punkt aus verfolgt und gesteuert werden.
In Google Cloud kann jeder Kunde gemeinsam genutzte und nicht freigegebene Ressourcen haben. Ein Beispiel für eine freigegebene Ressource ist ein freigegebenes Basis-Image in Compute Engine. Bei gemeinsam genutzten Ressourcen beziehen sich mehrere Kunden auf eine einzelne Kopie, die mit einem einzigen DEK verschlüsselt wird. Nicht freigegebene Ressourcen werden in Datenblöcke unterteilt und mit Schlüsseln verschlüsselt, die von den Schlüsseln getrennt sind, die für andere Kunden verwendet werden. Diese Schlüssel unterscheiden sich auch von den Schlüsseln, die andere Teile derselben Daten desselben Kunden schützen. Es gibt Ausnahmen (z. B. Datastore, App Engine oder Pub/Sub), bei denen die Daten mehrerer Kunden mit demselben DEK verschlüsselt werden können.
DEKs generieren
Das Speichersystem generiert DEKs mithilfe der allgemeinen kryptografischen Bibliothek von Google. Im Allgemeinen werden DEKS dann an Keystore gesendet, um mit dem KEK dieses Speichersystems verpackt zu werden, und die verpackten DEKs werden an das Speichersystem zurückgegeben, um zusammen mit den Datenblöcken aufbewahrt zu werden. Wenn ein Speichersystem verschlüsselte Daten abrufen muss, ruft es den verpackten DEK ab und sendet ihn an Keystore. Keystore überprüft dann, ob dieser Dienst zur Verwendung des KEK berechtigt ist. Ist dies der Fall, wird der Klartext-DEK entpackt und an den Dienst zurückgegeben. Der Dienst verwendet dann den DEK, um den Datenblock in Klartext zu entschlüsseln und seine Integrität zu überprüfen.
Alle Google Cloud-Speichersysteme entsprechen diesem Schlüsselverwaltungsmodell. Die meisten Systeme implementieren jedoch auch zusätzliche KEKs auf Speicherseite, um eine Hierarchie von Schlüsseln zu erstellen. Dadurch können die Systeme eine niedrige Latenz bieten und gleichzeitig den KEK auf höchster Ebene (im Schlüsselspeicher gespeichert) als Root of Trust verwenden.
KEKs generieren
Die meisten KEKs für die Verschlüsselung von Datenblöcken werden in Keystore generiert. Die verbleibenden KEKs werden innerhalb der Speicherdienste generiert. Aus Konsistenzgründen werden alle KEKs mit der kryptografischen Bibliothek und einem von Google entwickelten Zufallszahlengenerator (Random Number Generator, RNG) generiert. Der RNG basiert auf NIST 800-90Ar1 CTR-DRBG und generiert einen AES-256-KEK. (In der Vergangenheit war dies AES-128. Einige dieser Schlüssel sind zum Entschlüsseln von Daten weiterhin aktiv.)
Bei Intel- und AMD-Prozessoren wird der RNG aus dem RDRAND-Befehl und dem RNG des Linux-Kernels gespeist. Der RNG des Linux-Kernels wird wiederum aus mehreren unabhängigen Entropiequellen geseedet, einschließlich RDRAND und entropischen Ereignissen aus der Rechenzentrumsumgebung (z. B. detaillierte Messungen der Anzahl von Festplattensuchen und des Eingangs zwischen Paketen). Bei Arm-Prozessoren wird der RNG aus dem RNG des Linux-Kernels gespeist.
DEKs werden mit KEKs mit AES-256 oder AES-128 (je nach Google Cloud-Dienst) verpackt. Derzeit wird für alle KEKs für Google Cloud-Dienste ein Upgrade auf AES-256 durchgeführt.
KEK-Verwaltung
Keystore wurde ausschließlich zur Verwaltung von KEKs erstellt. KEKs, die von Speichersystemen verwendet werden, können standardmäßig nicht aus Keystore exportiert werden. Alle Ver- und Entschlüsselungen mit diesen Schlüsseln müssen innerhalb von Keystore erfolgen. Auf diese Weise werden Sicherheitslücken und Missbrauch vermieden. Darüber hinaus wird Keystore in die Lage versetzt, bei der Verwendung von Schlüsseln Audit-Trails zu erstellen.
Keystore ist in der Lage, KEKs in regelmäßigen Zeitintervallen mit der kryptografischen Bibliothek von Google automatisch zu rotieren, um neue Schlüssel zu erzeugen. Auch wenn häufig von einem einzigen Schlüssel die Rede ist, meinen wir tatsächlich einen Satz Schlüssel, mit dem die Daten geschützt werden: Ein Schlüssel ist für die Verschlüsselung aktiv und ein Satz historischer Schlüssel für die Entschlüsselung. Die Anzahl der Verlaufsschlüssel wird durch den Schlüsselrotationsplan bestimmt. KEKs werden für die Notfallwiederherstellung gesichert und können beliebig oft wiederhergestellt werden.
Die Verwendung von KEKs wird durch ACLs in Keystore für jeden Schlüssel mit einer Richtlinie pro Schlüssel verwaltet. Nur autorisierte Google-Dienste und Nutzer haben Zugriff auf die Schlüssel. Die Verwendung der einzelnen Schlüssel wird auf der Ebene des jeweiligen Vorgangs verfolgt, der diesen Schlüssel erfordert. Jeder Zugriff auf einen Schlüssel wird authentifiziert und protokolliert. Alle Datenzugriffe von Nutzern sind im Rahmen der allgemeinen Sicherheits- und Datenschutzrichtlinien von Google prüfbar.
Prozess für den Zugriff auf verschlüsselte Datenblöcke
Wenn ein Google-Dienst auf einen verschlüsselten Datenblock zugreift, geschieht Folgendes:
- Der Dienst fordert die benötigten Daten vom Speichersystem an.
- Das Speichersystem ermittelt die Blöcke, in denen die Daten gespeichert sind (die Block-IDs), sowie den genauen Speicherort.
- Für jeden Block ruft das Speichersystem den verpackten DEK ab, der zusammen mit diesem Block aufbewahrt wird, und sendet ihn zum Entpacken an Keystore. In einigen Fällen wird dieser Vorgang vom Dienst durchgeführt.
- Das Speichersystem überprüft basierend auf einer Jobkennung und anhand der Block-ID, ob der ermittelte Job auf diesen Datenblock zugreifen darf. Keystore überprüft, ob das Speichersystem berechtigt ist, den mit dem Dienst verknüpften KEK zu verwenden und den jeweiligen DEK zu entpacken.
- Keystore führt eine der folgenden Aufgaben aus:
- Senden des entpackten DEK zurück an das Speichersystem, das den Datenblock entschlüsselt und an den Dienst übergibt.
- In seltenen Fällen wird der entpackte DEK an den Dienst übergeben. Das Speichersystem übergibt den verschlüsselten Datenblock an den Dienst, der ihn entschlüsselt und verwendet.
Dieser Prozess unterscheidet sich von dem Ablauf auf dedizierten Speichergeräten, auf denen das Gerät den DEK auf Geräteebene verwaltet und schützt.
Das folgende Diagramm zeigt diesen Vorgang. Um einen Datenblock zu entschlüsseln, ruft der Speicherdienst Keystore auf, um den entpackten DEK für diesen Datenblock abzurufen.
Schlüsselhierarchie und „Root of Trust“
Keystore wird durch einen Root-Schlüssel mit dem Namen keystore-master key geschützt, der alle KEKs im Keystore umfasst. Dieser Schlüsselspeicher-Masterschlüssel entspricht AES-256. Er wird in einem anderen Schlüsselverwaltungsdienst namens Root Keystore gespeichert. (In der Vergangenheit war der Schlüsselspeicher-Masterschlüssel AES-128 und einige dieser Schlüssel sind zum Entschlüsseln von Daten weiterhin aktiv.) Für noch mehr Sicherheit wird Root Keystore nicht auf allgemeinen Produktionsmaschinen ausgeführt, sondern nur auf dedizierten Maschinen in den Google-Rechenzentren.
Root Keystore wiederum hat einen eigenen Root-Schlüssel, den Root-Keystore-Masterschlüssel, der auch AES-256 ist und in einer Peer-to-Peer-Infrastruktur gespeichert wird, die als Root Keystore-Masterschlüsselverteiler bezeichnet und diese Schlüssel global repliziert. (Früher war der Root-Keystore-Masterschlüssel AES-128 und einige dieser Schlüssel sind zum Entschlüsseln von Daten weiterhin aktiv.) Der Root Keystore-Masterschlüsselverteiler speichert die Schlüssel im RAM auf denselben dedizierten Maschinen wie Root Keystore und verwendet Logging, um eine ordnungsgemäße Verwendung zu prüfen.
Neu gestartete Instanzen des Root Schlüsselspeicher-Masterschlüsselverteilers werden mit einer Liste von Hostnamen konfiguriert, die bereits Verteilerinstanzen ausführen. Verteilerinstanzen können dann den Root Schlüsselspeicher-Masterschlüssel von anderen ausgeführten Instanzen abrufen. Anders als die unter Globale Verfügbarkeit und Replikation beschriebenen Mechanismen zur Notfallwiederherstellung ist der Root-Keystore-Masterschlüssel nur im RAM einer begrenzten Anzahl von speziell gesicherten Maschinen enthalten.
Für den Fall, dass alle Instanzen des Root-Schlüsselspeicher-Masterschlüsselverteilers in einer Region gleichzeitig neu gestartet werden, ist der Root-Schlüsselspeicher-Masterschlüssel auch auf sicheren Hardwaregeräten gesichert, die in physischen Tresoren in hochgesicherten Bereichen an mehreren geografisch verteilten Standorten aufbewahrt werden. Diese Sicherung würde nur dann benötigt, wenn alle Verteilerinstanzen in einer Region gleichzeitig ausfallen würden. Nur wenige Google-Mitarbeiter können auf diese Tresoren zugreifen.
Das folgende Diagramm zeigt die Hierarchie des Verschlüsselungsschlüssels. Die Verschlüsselungsschlüsselhierarchie schützt einen Block Daten mit einem DEK. Dieser DEK ist mit einem KEK in Keystore verpackt, der wiederum von Root Keystore und dem Masterschlüsselverteiler des Root-Schlüsselspeichers geschützt wird.
Zusammenfassung der Schlüsselverwaltung
Die folgende Liste fasst die Schlüsselverwaltung bei Google zusammen:
- Daten werden in Blöcke unterteilt und mit DEKs verschlüsselt.
- DEKs werden mit KEKs verschlüsselt.
- KEKs werden in Keystore gespeichert.
- KMS wird auf mehreren Maschinen in Rechenzentren weltweit ausgeführt.
- Keystore-Schlüssel werden mit dem Keystore-Masterschlüssel verpackt, der wiederum im Root Keystore gespeichert wird.
- Root Keystore ist wesentlich kleiner als Keystore und wird nur auf dedizierten Maschinen eines Rechenzentrums ausgeführt.
- Root Keystore-Schlüssel werden mit dem Root Keystore-Masterschlüssel verpackt, der im Root Keystore-Masterschlüsselverteiler gespeichert wird.
- Der Root Keystore-Masterschlüsselverteiler ist eine Peer-to-Peer-Infrastruktur, die auf dedizierten Geräten weltweit gleichzeitig im RAM ausgeführt wird. Jedes Gerät erhält ihr Schlüsselmaterial von anderen ausgeführten Instanzen in der Region.
- Sollten alle Instanzen des Verteilers in einer Region ausfallen, wird ein Masterschlüssel auf verschiedener sicherer Hardware in physischen Tresoren an einigen wenigen Google-Standorten aufbewahrt.
Globale Verfügbarkeit und Replikation
Auf jeder Ebene sind Hochverfügbarkeit, niedrige Latenz und der globale Zugriff auf Schlüssel von entscheidender Bedeutung. Diese Merkmale sind erforderlich, damit Schlüsselverwaltungsdienste in Google verwendet werden können.
Aus diesem Grund ist Keystore hoch skalierbar und wird in unseren Rechenzentren weltweit repliziert. Es wird auf regulären Maschinen in unserer Produktionsflotte ausgeführt. Instanzen von Keystore werden global ausgeführt, um den Betrieb von Google zu unterstützen. Somit ist die Latenz eines jeden Schlüsselvorgangs sehr niedrig.
Root Keystore wird in den einzelnen Rechenzentren auf mehreren Geräten ausgeführt, die jeweils für Sicherheitsvorgänge vorgesehen sind. Der Root Keystore-Masterschlüsselverteiler wird auf denselben Geräten ausgeführt, eins zu eins mit Root Keystore. Der Root Keystore-Masterschlüsselverteiler stellt einen Verteilungsmechanismus mithilfe eines Gossip-Protokolls bereit. In einem festen Zeitintervall wählt jede Instanz des Verteilers eine zufällige andere Instanz aus, um die Schlüssel zu vergleichen. Mögliche Differenzen werden anschließend abgeglichen. Bei diesem Modell gibt es keinen zentralen Knoten, von dem unsere gesamte Infrastruktur abhängt. Mit dieser Verteilungsmethode können wir Schlüsselmaterial mit hoher Verfügbarkeit verwalten und schützen.
Allgemeine kryptografische Bibliothek von Google
Die allgemeine kryptografische Bibliothek von Google ist Tink. Sie beinhaltet unser gemäß FIPS 140-2 validiertes Modul BoringCrypto. Tink steht allen Google-Entwicklern zur Verfügung. Dank der konsistenten Nutzung einer allgemeinen Bibliothek muss dieser streng kontrollierte und geprüfte Code nur von einem kleinen Team von Kryptografen implementiert und gepflegt werden. Es ist also nicht notwendig, dass jedes Team bei Google seine eigene Kryptografie entwickelt. Ein spezielles Google-Sicherheitsteam ist für die Wartung dieser allgemeinen kryptografischen Bibliothek für alle Produkte zuständig.
Die Tink-Verschlüsselungsbibliothek unterstützt eine Vielzahl von Verschlüsselungsschlüsseltypen und -modi. Diese werden regelmäßig überprüft, um sicherzugehen, dass sie auch gegen die neuesten Angriffe immun sind.
Derzeit verwenden wir die folgenden Verschlüsselungsalgorithmen für die Verschlüsselung inaktiver Daten für DEKs und KEKs. Diese unterliegen Änderungen, da wir unsere Funktionen und Sicherheit kontinuierlich verbessern.
| Kryptografische Primitive | Bevorzugte Protokolle | Sonstige unterstützte Protokolle |
|---|---|---|
| Symmetrische Verschlüsselung | AES-GCM (256 Bit) |
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| Symmetrische Signaturen (wenn mit AES-CBC und AES-CTR oben für Authentifizierung verwendet) | HMAC-SHA256 |
|
Die Bibliothek enthält weitere kryptografische Protokolle, die in der Vergangenheit unterstützt wurden. Die vorliegende Tabelle umfasst jedoch die in Google hauptsächlich verwendeten Protokolle.
Forschung und Innovation in der Kryptografie
Wir beschäftigen ein Team erstklassiger Sicherheitsexperten, die mit der Verfolgung, Entwicklung und Verbesserung bestehender Verschlüsselungstechnologien beauftragt sind, damit Google immer auf dem neuesten Stand der Entwicklung im Bereich der Verschlüsselung bleibt. Unsere Entwickler beteiligen sich an Standardisierungsprozessen und der Pflege weit verbreiteter Verschlüsselungssoftware. Wir veröffentlichen unsere Forschungsergebnisse im Bereich der Verschlüsselungstechnologie regelmäßig, damit jeder – auch die Öffentlichkeit – von unserem Wissen profitieren kann.
Beispielsweise arbeiten wir in der Post-Quanten-Kryptografie-Forschung in den folgenden Bereichen:
Standardisierung: Wir haben das zustandslose Hash-basierte digitale Signaturverfahren mitentwickelt, das als FIPS 205 standardisiert ist. Wir sind Bearbeiter des Standards der Internationalen Organisation für Standardisierung (ISO) für Post-Quanten-Kryptographie-Hash-basierte Signaturen und haben bei der IETF an den Leitlinien für die Zustandsverwaltung von Hash-basierten Signaturen mitgearbeitet.
Enablement: Wir haben in unser internes Protokoll für die Sicherheit der Transportschicht die Post-Quanten-Kryptographie integriert. Wir haben die Unterstützung für Post-Quanten-Kryptografie in Chrome aktiviert. Wir haben mehrere Post-Quanten-Kryptografie-Algorithmen in unserer kryptografische Mediathek Tink. Dieser Code ist experimentell und soll die Community zu jedem Ansatz informieren.
Publikationen: Wir haben Organisationen zur Umstellung auf Post-Quanten-Kryptografie in Nature veröffentlicht. Dieser Artikel bietet einen Überblick über Herausforderungen bei der Post-Quanten-Kryptografie-Migration. Wir haben auch eine Forschungsarbeit über die Post-Quanten-Kryptographie in unseren Sicherheitsschlüsseln veröffentlicht.
Die symmetrische Verschlüsselung (mit AES-128 oder höher) ist auch weiterhin vor Quantenangriffen geschützt.
Nächste Schritte
Informationen zur Verwendung eigener Verschlüsselungsschlüssel in Google Cloud finden Sie unter Vom Kunden verwaltete Verschlüsselungsschlüssel (Customer-Managed Encryption Keys, CMEK).
Allgemeine Informationen zur Sicherheit von Google Cloud finden Sie im Abschnitt „Sicherheit“ auf der Google Cloud-Website.
Informationen zur Compliance und zu Compliance-Zertifizierungen von Google Cloud erhalten Sie im Abschnitt zur Compliance auf der Google Cloud-Website. Dort finden Sie auch den öffentlichen SOC3-Prüfbericht von Google.
Informationen zur Verschlüsselung und Schlüsselverwaltung in Google Workspace finden Sie unter Datenverschlüsselung in Google Workspace. Viele der hier behandelten Themen werden auch dort behandelt. Dabei liegt der Fokus ausschließlich auf Google Workspace