Hardware security module: entenda o que é e como funciona

Chave de proteção digital

Hardware security module (HSM), também chamado de módulos de segurança de hardware, são dispositivos de hardware reforçados, com resistência à adulteração, pois os dados armazenados ali passam por diversos processos criptográficos. 

Esses hardwares podem proteger e gerenciar chaves usadas para criptografar e descriptografar dados, além de criar assinaturas e compartilhar certificados digitais. 

Os HSMs são testados, validados e certificados mediante os grandes padrões de segurança, incluindo FIPS 140-2 e Common Criteria. 

Os HSMs permitem que as empresas: 

  • Atendam e superem normas regulatórias já estabelecidas e as novas relacionadas à cibersegurança, incluindo GDPR, eIDAS, PCI DSS, HIPAA e outros. 
  • Obtenham níveis mais elevados de segurança de dados; 
  • Mantenham serviços de grande nível e agilidade nos negócios. 

O que são hardware security modules, ou módulos de segurança de hardware?

Os módulos de segurança de hardware são dispositivos de criptografia, com base em hardware que oferecem funções de gerar e armazenar chaves criptográficas simétricas e assimétricas em infraestruturas de chaves públicas (ICP).

O HSM é um dispositivo físico que pode ser independente ou só uma placa auxiliar. Caso seja uma placa auxiliar, serve para atender apenas o servidor onde está instalada. 

Mas caso seja o dispositivo físico, pode ser utilizado para atender vários servidores, dependendo do modelo e configuração. 

Nas duas situações, o HSM é fisicamente seguro e resistente à violação. Além disso, também se mantém em conformidade com os principais parâmetros internacionais de fabricação de hardware. 

Por exemplo, o Manual de Condutas Técnicas da ICP-Brasil, o FIPS PUB 140-2, divulgado pelo governo norte-americano, e o ITSEC Common Criteria, com base no padrão europeu ITSEC. 

Esses padrões estabelecem regras e normas para desenvolvimento de hardware e classificam os dispositivos baseados em seu projeto, ambiente operacional e muitas outras características. 

Sendo válido também destacar que a conformidade com padrões como estes fazem parte do que é HSM e devem ser considerados no momento de escolha do dispositivo. 

Qual é o propósito dos módulos de segurança de hardware?

Muitas empresas adquirem módulos de segurança de hardware para proteger as transações, identidades e aplicativos, pois os hardware security module são excelentes para fazer a segurança de chaves criptográficas, serviços de criptografia, decodificação, autenticação e assinatura digital em diversos aplicativos. 

Como o Hardware Security Module funciona?

Para transmitir chaves criptográficas para vários usuários, o HSM faz um compartimento em partições lógicas, dividindo o acesso a cada uma delas. 

Esse processo é semelhante a um conjunto de cartões ou tokens, sendo que cada um dos cartões ou tokens suportam uma partição autônoma, que é controlada por um usuário que possui um PIN de acesso para certificar a identidade e liberar acesso à chave individual. 

Entretanto, o hardware security module tem controles de segurança que são muito restritos contra tentativas de acesso indevidos. 

Em caso de qualquer sinal e tentativa de violação do dispositivo, esses e outros sensores destroem os dados sensíveis que são armazenados. 

Com essa estrutura, o HSM é utilizado para gerar, armazenar e fazer a gestão das chaves criptográficas, oferecendo grande nível de segurança em todos os pontos, independente da implementação. 

Principais funções do Hardware Security Module

Confira abaixo algumas funções do hardware security module: 

PKI geração e armazenamento de chaves

As infraestruturas de chave pública (PKIs) são usadas para proteger diferentes aplicações digitais, validando tudo, seja desde as transações e identidades, até as redes de fornecimento. 

Porém, as vulnerabilidades que existem nas infraestruturas, representam um risco significativo para empresas que dependem apenas da PKI para proteger os aplicativos digitais. 

Um armazenamento seguro e proteção de chaves privadas são partes que integram a segurança da criptografia assimétrica das chaves usadas em uma PKI. 

Caso a chave mestra de uma Autoridade Certificadora (AC) for comprometida, a credibilidade de transações financeiras, processos comerciais e intrincados sistemas de controle de acessos é afetada de forma negativa. 

Uma chave de segurança deve ser sempre bem aleatória. Pois caso não seja, qualquer cibercriminoso pode facilmente supor alguma e obter acesso indevido aos dados sensíveis. 

Em soluções de segurança tradicional, tem uma limitação no potencial de geração de chaves, visto que os computadores são, em última instância, máquinas que só processam comandos e situações condicionais. Assim, se alguém conhece os dados de entrada de algum comando, é facilmente previsto os dados de saída.

O hardware security module consegue gerar chaves de fato aleatórias, pois usa como dados de entrada processos físicos randômicos. 

Por exemplo, decaimento atômico e ruído atmosférico ao redor do dispositivo: isso gera valores imprevisíveis que podem ser usados como base para criação de chaves. 

Segurança de comunicação SSL/TLS

SSL é a sigla para Secure Sockets Layer, que é um tipo de segurança digital que possibilita a comunicação criptografada entre o domínio de um site e um navegador. 

Atualmente, essa tecnologia está um pouco depreciada e sendo substituída pelo TLS. 

Já TSL significa “Transport Layer Security” que basicamente é o que garante a proteção de dados, assim como o SSL. Porém, o SSL não está tão em uso, por isso o termo mais ideal a ser utilizado é o TSL. 

O HTTPS é uma extensão da ampliação do HTTP com segurança. Então, os sites que tem uma configuração com certificado SSL/ TSL podem utilizar o protocolo HTTPS para conseguir determinar uma comunicação segura com o servidor. 

Um dos principais objetivos do TSL é fazer uma transmissão de dados confidenciais de forma segura, como dados pessoais, informações de pagamento, login e outros. 

Além disso, é também uma maneira de transferir os dados em texto simples, o qual a conexão com o servidor não é criptografada o que pode dificultar para os hackers capturarem a conexão e roubar essas informações sigilosas. 

Grande parte das pessoas que têm uma certa familiaridade com o SSL/TLS é devido a utilização por meio da webmaster, que certifica os sites e oferecem uma opção com mais segurança para as transferências. 

Ademais, também é possível identificar que um determinado certificado TLS quando possui um cadeado que indica se a conexão é segura ou não próximo a URL do navegador. 

Assinatura de código 

A assinatura de código é um processo que insere uma assinatura digital em um software ou aplicativo. Ela é uma correspondente virtual de um software disponibilizado em um CD. 

A assinatura de código testifica que quando uma pessoa fizer um download do software “assinado”, ele será verdadeiro e que se origina de um provedor conhecido, além de garantir que seu código não foi violado desde quando foi fabricado. 

É válido ressaltar também a importância de assinar código, pois alguns clientes realizam o download de software e precisam ter uma garantia do fabricante de que essa ferramenta não é falsificada. 

Assim, é justamente a assinatura de código que pode fornecer e certificar isso ao usuário quando acessar o software online. 

Validação e assinatura de certificado digital

A validação de uma assinatura é um serviço especializado, capaz de verificar detalhadamente uma assinatura digital, para assim garantir a conformidade com as normas ICP-Brasil, as definições da MP 2.200-2/2001 e as recomendações internacionais do respectivo padrão de assinatura digital usada. 

Todo documento que é assinado digitalmente, seja por pessoa física, jurídica pública ou jurídica privada, pode passar por essa validação de assinatura. 

A verificação de assinatura digital é um processo simples, e só precisa fazer o upload do arquivo assinado não verificado para checar a validade. 

Ao assinar uma documentação digitalmente com um certificado digital da ICP-Brasil, é entregue além da via original, uma via assinada. 

Nela contém o nome do assinante, resumo criptográfico ou hash, código para verificação e carimbo de tempo.

Assinatura Digital de Documentos

Já a assinatura digital é usada para garantir a autenticidade e a integridade de um documento.

Para tanto, essa assinatura utiliza algoritmos de criptografia assimétrica, ou seja, é uma modalidade de assinatura eletrônica que é vinculada a algum documento eletrônico. 

Caso o documento sofra algum tipo de alteração, a assinatura digital não pode ser verificada e a validação dela será questionada. 

A assinatura digital deve ser única para cada documento, deve comprovar a autoria do documento digital, além de possibilitar a verificação da integridade do documento, assegurando ao destinatário o “não repúdio” desse documento digital. 

Ademais, também deve estar de acordo com as conformidades da ICP-Brasil. 

Em algumas situações, como em escritórios, pode ser que você precise compartilhar certificados digitais para realizar as assinaturas digitais. Nesses casos, já existe alternativa aos HSMs que funcionam na nuvem, como é o caso do Whom. 

Criptografia de Base de Dados, VMs e arquivos

A segurança no armazenamento de dados é uma preocupação regular, principalmente quando se trata de dados corporativos. 

O setor de segurança é responsável pela decisão dos procedimentos necessários que irão garantir a proteção de uma empresa. 

Além disso, junto ao departamento de TI, as pessoas do setor devem escolher os melhores métodos de armazenamento de dados. 

Essa função acaba se tornando um pouco complicada devido às vulnerabilidades que cada método apresenta, assim como os esforços necessários para se adequar em todos os processos internos. 

Para proteção das informações, é comum que se utilizem variados mecanismos de segurança, e um desses é a utilização de criptografia. 

Assim, é possível definir algumas estratégias para proteção dos dados. O mais comum é proteger os dados sensíveis, por exemplo, número de cartão de crédito.

Ao escolher proteger apenas os dados sensíveis, as técnicas atuais afetam um pouco o desempenho das aplicações, mas isso é quase invisível ao usuário. 

De outro modo, uma questão que é comum aparecer nesse assunto de criptografia é o local onde é armazenado a chave. 

Por isso o uso de HSM é de grande importância, ainda mais com a crescente virtualização dos servidores e outras questões. 

Por que os HSM’s são importantes?

Os invasores têm cada vez mais habilidades de localizar chaves privadas armazenadas ou em uso. Basta uma chave mal alocada ou roubada para causar uma violação, vazamento ou roubo de dados.

Dessa forma, as operações criptográficas, como assinatura digital, só são úteis se as chaves privadas estiverem bem protegidas. Os módulos de segurança de hardware (HSMs) são uma ferramenta de proteção às chaves e processos criptográficos que preservam seus dados 

Usar um HSM para proteger as chaves criptográficas é adicionar uma robusta camada de segurança para impedir que invasores as encontrem. Além disso, esses módulos fazem a imposição da política de acessos definida pela organização para usuários e aplicativos. 

Em quais segmentos o HSM pode ser utilizado?

De maneira geral, soluções de HSM podem ser usadas por qualquer empresa que precise emitir, administrar ou controlar o acesso a certificados digitais. Com isso, poderão realizar e manter seu registro de uso e evitar operações não autorizadas. 

Dessa forma, todos os segmentos do mercado podem se beneficiar do uso desse tipo de hardware de segurança. Porém, a adoção desses equipamentos vem crescendo com mais força em certos ramos do mercado, como empresas privadas e públicas dos segmentos:

  • Jurídico;
  • Contábil;
  • Educação;
  • Administração de imóveis;
  • Agronegócio;
  • Saúde;
  • Administração pública.

Devido à transformação digital que caracteriza as práticas atuais de mercado, o uso de soluções como HSM tende a crescer de forma exponencial. Nesse contexto, as chaves de segurança conectam os mundos físico e virtual e representam a identidade empresarial na esfera digital.

Quais os benefícios proporcionados pelo HSM?

O HSM é um dispositivo construído para fornecer alta segurança criptográfica. Por isso, uma de suas maiores vantagens é ser extremamente seguro. Além disso, é resistente à violação, tem alta disponibilidade e possibilita a geração e gerenciamento seguro de chaves. 

Saiba mais sobre cada um desse pontos abaixo:

Resistência à violação

O HSM é altamente resistente a invasões externas. Isso porque possui diversos dispositivos de segurança, como travas e sensores que detectam qualquer sinal de tentativa de violação e destroem os dados armazenados. Com isso, evitam até mesmo os ataques mais sofisticados.

Além disso, o dispositivo fornece registros de anormalidades e possui alarmes e notificações de alerta. Esses dispositivos de proteção representam uma grande vantagem para as organizações, que podem se proteger de ameaças.

Geração e gerenciamento seguro de chaves

Soluções tradicionais têm um potencial limitado de geração de chaves de segurança. Isso porque, se alguém conhece os dados de entrada de um comando em uma máquina, pode prever os dados de saída com facilidade.

Para uma chave ser realmente segura, ela deve ser o mais aleatória possível. Por utilizar processos físicos randômicos como dados de entrada, o HSM consegue gerar chaves realmente aleatórias, com base em valores imprevisíveis.

Alta disponibilidade

Os dispositivos de HSM também proporcionam alta disponibilidade e permitem a continuidade do sistema, mesmo em situações críticas. Isso porque atende aos mais altos requisitos de disponibilidade e balanceamento de carga.

Padrões de Segurança com o Hardware security module

Quando se define a utilização do HSM, é importante verificar se o equipamento segue determinados padrões de segurança. 

Visto que é importante que um HSM seja construído obedecendo padrões internacionais de segurança que podem ser amplamente utilizados, isso pode garantir maior segurança das chaves de armazenamento contra ataques. 

Alguns dos padrões conhecidos são os: 

  • FIPS 140-2 NÍVEL 3; 
  • FIPS 186-4
  • Manuais de condutas técnicas 7 (MCT-7) da ICP-Brasil.

Algoritmos

Quando foi definido a necessidade do hardware security module, se mostrou necessário escolher qual algoritmo deve ser utilizado. 

Por isso que os HSMs do mercado suportam diversos algoritmos de criptografia assimétrica e simétrica, além de algoritmos de hash. Um dos conjuntos de algoritmos suportados são: 

  • Algoritmos assimétricos: RSA, DSA, Diffie-Hellman, Curvas Elípticas e outros.
  • Algoritmos simétricos: AES, DES, Triple DES, RC2, RC4, RC5 e outros. 
  •  Hash: SHA-1 e SHA-2. 

Alta disponibilidade

Caso o usuário tenha problema na quebra de equipamento ou se um dos requisitos do negócio é o sistema não parar, certamente é necessário alta disponibilidade. 

Por isso que o hardware security module é muitas vezes parte de uma infraestrutura de missão crítica e é necessário atender os requisitos de alta disponibilidade e balanceamento de carga. 

Assim, as fontes de alimentação redundantes e componentes substituíveis, como fonte, bateria e ventiladores de refrigeração são requisitos obrigatórios para que possam dar a permissão de continuidade das operações da empresa. 

Bloqueio de violação

Um dos principais benefícios do hardware security module é grande resistência aos ataques externos. 

Isso porque possui vários dispositivos de segurança, como sensores e travas, que são capazes de detectar qualquer sinal que tentar violar e destruir os dados armazenados. 

Dessa forma, bloqueia as violações mais invasivas e ataques sofisticados que tentarem. 

Além do mais, o hardware security module fornece registros de anormalidades e possui funções de alerta, como alarmes e notificações.

Portanto, todos os dispositivos de proteção fazem parte do que é o HSM e representam uma grande vantagem para as empresas. Pois as ameaças estão presentes em todos os locais e podem se apresentar de maneiras distintas. 

Backup seguro

A política de segurança da informação enfatiza a importância de haver backups regulares, pois qualquer equipamento está sujeito a problemas e danificações. 

Além do mais, o Hardware Security Module possui hardwares especializados para o backup, como também mecanismos de segurança que são similares aos dos próprios HSMs, que impede o roubo de chaves.

Esses equipamentos também são conhecidos como “backup token” e garantem a continuidade do negócio em situações de falhas e necessidade de troca. 

Quais são os riscos de ignorar os padrões de cibersegurança na sua empresa?

Na era digital em que vivemos, a proteção de dados e informações sensíveis é essencial para o sucesso das empresas. Isso porque as ameaças cibernéticas se tornam mais sofisticadas e prejudiciais a cada dia.

Os ataques cibernéticos podem ter graves consequências, como roubo de dinheiro, perda de dados sensíveis ou até a paralisação de um negócio. Esses danos podem ter altos custos e levar anos para serem reparados.

Além dos prejuízos financeiros, os ataques cibernéticos podem causar danos graves, como perda de contratos, roubo de informações corporativas e quebra na negociação com clientes e fornecedores.

Tudo isso pode gerar danos gravíssimos à reputação do negócio. A confiança do cliente, que leva anos para ser conquistada, pode ser rapidamente minada por uma situação como essa. A consequência é um posicionamento ruim da marca no mercado.

Os módulos de segurança de hardware vêm para fornecer proteção confiável e avançada para proteger os ativos digitais das empresas. Confira alguns motivos pelos quais as empresas precisam dessa proteção em suas operações:

Para proteger dados 

As empresas vêm gerando e armazenando cada vez mais dados, o que aumentou a necessidade de proteção dessas informações. Por meio de dispositivos de segurança HSM é possível proteger informações sensíveis e dados críticos, garantindo seu acesso apenas a pessoas autorizadas.

Os módulos de segurança oferecem uma proteção extra às chaves criptográficas e dados sensíveis. Isso porque são construídos com recursos de lógica e segurança física avançados, como revestimentos resistentes a violações e detecção de adulteração. 

Para reduzir custos 

A implementação inicial de HSMs pode envolver um investimento significativo. Apesar disso, no longo prazo, seus benefícios incluem a redução de custos relacionados à violação de conformidade ou de dados.

Esse tipo de solução também melhora o desempenho e a eficiência operacional do negócio. Tudo isso contribui para aumentar a eficiência na gestão de investimentos em segurança cibernética.

Como funciona e quais as vantagens do Certificado Digital em Nuvem

Para estar em conformidade com regulamentações e padrões

Para estarem em conformidade, as empresas precisam cumprir diversas regulamentações e padrões de segurança e privacidade de dados. 

Um exemplo disso é a Lei Geral de Proteção de Dados (LGPD – Lei nº 13.709).A LGPD determina que as empresas adotem medidas de segurança apropriadas para a proteção dos dados pessoais de seus clientes, colaboradores, fornecedores, etc. 

Por meio de um HSM, é possível cumprir essas regulamentações e reduzir os riscos de violações de dados e sanções associadas.

Para preservar a confiança e reputação da marca 

Os consumidores estão cada dia mais preocupados com sua privacidade e com a proteção de seus dados pessoais. Por isso, quando uma empresa investe na segurança da informação, demonstra preocupação com o assunto, e fortalece a confiança e a lealdade do cliente.

Para reduzir riscos 

Os ataques cibernéticos e consequentes violações de dados podem ter consequências desastrosas para os negócios. Podem ocorrer danos à reputação, interrupção das operações e perdas financeiras decorrentes de multas e sanções.

Tudo isso pode ser reduzido significativamente ao adotar um sistema de proteção de dados, como os HSMs. Essa é uma forma de reduzir o impacto de potenciais ataques cibernéticos e riscos de violações de dados.

Para aumentar a competitividade 

Empresas que adotam tecnologias de segurança avançadas se destacam em meio a mercados altamente competitivos. Isso porque, neles, a proteção de dados e a conformidade são determinantes para o sucesso de um negócio. 

Implementar dispositivos de segurança pode ser um diferencial estratégico para atrair novos clientes e parceiros de negócio e proporcionar vantagem competitiva sobre a concorrência.

HSM x Whom: qual a diferença no uso de cada solução? 

Como você viu até aqui, os HSMs são hardwares físicos que promovem a segurança de chaves e processos criptográficos usados para proteger seus dados. Por meio de dispositivos de segurança, mantêm certificados digitais e outros documentos em segurança.

Por outro lado, o Whom é um gerenciador de certificados digitais em nuvem com autenticação por token. Essa solução tecnológica tem como objetivo aumentar a segurança no compartilhamento de certificados digitais. 

Este é um hábito comum em departamentos jurídicos, administrativos e escritórios de advocacia. Isso porque é comum que diversos funcionários precisem usar um único certificado digital para acessar diversos sistemas e executar suas tarefas.

Porém, esse hábito traz um grande risco à segurança da informação. Além disso, os gestores têm uma grande dificuldade em administrar diversos certificados e controlar níveis de acesso aos sistemas e informações.

Por meio do Whom, o titular de um certificado digital pode conceder permissões a outras pessoas para que, em seu nome, possam acessar diversos sistemas e fazer assinaturas eletrônicas

O grande diferencial da solução é que ela permite o controle de atividades das equipes que utilizam o documento. Isso possibilita um fluxo de gestão simples, dinâmico e seguro. Confira as principais diferenças entre os HSMs e o Whom:

Armazenamento

O HSM é um hardware físico, que precisa ser adquirido ou alugado pelo usuário. A segurança das transações, do armazenamento e do compartilhamento de certificados digitais só é garantida se o hardware estiver devidamente instalado.

Já o Whom é uma extensão instalada no navegador do usuário, que pode ser acessada por meio de um código token. Por meio dela, é possível acessar, compartilhar e usufruir da segurança de seu certificado digital.

Além disso, por meio da extensão, os usuários com quem o documento foi compartilhado recebem apenas uma concessão de uso e não conseguem acessar o certificado digital original.

Saiba mais sobre as diferenças entre o HSM e o Whom!

Gerenciamento de certificados digitais

O HSM faz o armazenamento do certificado digital de forma segura por meio da criptografia. Mas, não permite que o documento seja realmente gerenciado, limitando e gerenciando permissões por níveis de acesso.

Já por meio do Whom, o administrador tem total controle do acesso que outros usuários terão a informações sensíveis e sistemas. Também recebe notificações de irregularidade em tempo real para evitar possíveis danos ou vazamentos.

Disponibilidade

A disponibilidade do HSM depende do bom funcionamento do hardware. Por outro lado, o Whom garante a disponibilidade do documento armazenado em nuvem em qualquer lugar, momento ou dispositivo que o usuário precisar.

Conclusão sobre o Hardware Security module

Portanto, vimos que os módulos de segurança de hardware (ou HSM) são dispositivos de criptografia, com base em hardware, que oferecem as funções de gerar e armazenar chaves criptográficas.

De forma objetiva, é uma maneira de você armazenar e compartilhar arquivos de forma segura e criptografada. 

No entanto, já existem algumas soluções na nuvem, que visam trazer o mesmo nível de segurança que os HSMs. 

Um exemplo disso é o Whom, voltado ao compartilhamento de certificados digitais, que oferece níveis de seguranças equiparáveis aos do HSM. 

E aí, conseguiu entender o que é hardware security module? Conte pra gente nos comentários!

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