[論文レビュー] The Key Authority - Secure Key Management in Hierarchical Public Key Infrastructures

Alexander Wiesmaier, Marcus Lippert+1 more|ArXiv.org|Oct 12, 2004

Cryptography and Data Security参考文献 13被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、階層型公開鍵基盤（PKI）におけるすべての重要な秘密鍵管理タスクを統合する中央集権的信頼センター・モジュール「Key Authority」を提案する。1つのしっかり保護されたコンponentに発行者および外国の秘密鍵の制御を集中させることで、技術的および組織的セキュリティ対策をより容易に実装でき、中央集権的信頼と隔離を通じて、鍵ライフサイクルのセキュリティを著しく向上させる。

ABSTRACT

We model a private key`s life cycle as a finite state machine. The states are the key`s phases of life and the transition functions describe tasks to be done with the key. Based on this we define and describe the key authority, a trust center module, which potentiates the easy enforcement of secure management of private keys in hierarchical public key infrastructures. This is done by assembling all trust center tasks concerning the crucial handling of private keys within one centralized module. As this module resides under full control of the trust center`s carrier it can easily be protected by well-known organizational and technical measures.

研究の動機と目的

• 階層型公開鍵基盤（PKI）における包括的な安全な鍵管理ソリューションの欠如に対処すること。
• 秘密鍵のライフサイクルを有限状態機械として明確に特定・形式化し、鍵管理タスクを明確化すること。
• すべての重要な秘密鍵操作を統合する中央集権的信頼モジュール「Key Authority」を提案すること。
• 鍵管理を1つの信頼できる保護されたエンティティに集中させることで、強力な技術的および組織的セキュリティ制御の実行を容易にすること。
• 安全な鍵管理が複合PKIトポロジー全体にスケーラブルかつ実行可能であることを保証すること。

提案手法

• 非存在、保管可能、預け入れ済み、配布可能、使用可能といった状態を含む、有限状態機械としての秘密鍵ライフサイクルのモデル化。
• 生成、保管、展開、使用、アーカイブ、回復といった遷移関数（タスク）を、ライフサイクル中に鍵が経験する操作として定義。
• 発行者または外国の秘密鍵を含むすべての操作を実行する中央集権的モジュールとしてのKey Authorityの導入。
• 秘密鍵へのアクセスまたは管理が、Key Authority以外では不可能であることを保証し、機密操作を隔離。
• Key Authority内での、暗号化ハードウェアや物理的シールドといった一般的に知られた技術的措置、および二重管理やオフライン運用といった組織的制御の活用。
• 相互認証またはブリッジングを介した相互運用性により、各コアPKIを自身のKey Authorityが管理するサブ構造として扱い、複合PKIへのモデル拡張。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 階層型PKIにおける秘密鍵管理を、重要な運用フェーズを特定できるように体系的にモデル化する方法は何か？
• RQ2 複数の信頼ドメインにまたがる秘密鍵の中央集権的かつ安全な取り扱いを可能にするアーキテクチャパターンは何か？
• RQ3 技術的および組織的セキュリティ対策を、秘密鍵操作に対して最も効果的に実行する方法は何か？
• RQ4 鍵管理を中央集権化することで、階層型PKI全体のセキュリティ体制がどのように向上するか？
• RQ5 複数のコアPKIが相互接続された場合、複合PKIのセキュリティをどのように保証できるか？

主な発見

• 有限状態機械としての秘密鍵ライフサイクルモデルは、本質的なフェーズと遷移を効果的に捉えており、鍵管理タスクの体系的分析を可能にする。
• Key Authorityは、生成、保管、展開、回復に至るまで、秘密鍵に関連するすべての操作を統合しており、攻撃表面を縮小する。
• 秘密鍵へのアクセスを1つのしっかり保護されたモジュールに限定することで、強力な技術的および組織的セキュリティ措置の効果的適用が可能になる。
• 中央集権アーキテクチャにより、二重管理やオフライン運用といったセキュリティポリシーの実行が容易になり、分散型の参加者間では維持が難しい。
• セキュリティモデルは複合PKIへも拡張可能であり、Key Authorityを複数のコアPKIに展開することで、信頼ドメイン全体にわたる一貫性ある鍵管理を保証できる。
• このアプローチにより、第三者や参加者による外国の秘密鍵へのアクセスが不可能になり、機密性と整合性が維持される。