什么是密钥管理？

加密通过将可读的明文转换为不可读的密文来保护敏感数据。加密密钥是加密过程中数据安全的基石。任何拥有密钥的人都可以使用它们将加密数据转换回其原始的明文形式。

如果加密密钥被盗或处理不当，未经授权的用户可以使用密钥访问敏感数据。如果密钥丢失，即使是授权用户也可能永久失去对数据的访问权限。

因此，加密的安全性完全取决于加密密钥。

密钥管理可帮助组织在整个生命周期中保障加密密钥的安全，从而保护数据完整性并最大限度地降低未经授权访问和数据泄露的风险。该加密密钥生命周期包括密钥生成、存储、分发、使用、轮换和最终销毁或撤销。

密钥管理系统可以帮助自动化和执行密钥策略，从而提高流程效率并减少错误。它可以帮助组织加强数据安全，防止未经授权的访问并遵守监管标准。

如今，企业越来越重视加密和密钥管理，以增强其网络安全。根据《数据泄露成本报告》，使用加密的组织可将数据泄露的财务影响减少 220,000 美元以上。

对于任何组织而言，数据是最宝贵的资产之一。随着敏感数据数量的增加，保护数据免遭未经授权访问的需求也在增加。根据《数据泄露成本报告》，全球平均数据泄露成本为 444 万美元。

对很多组织来说，加密是保护敏感数据的最有效措施之一。它运用密码学原理并通过使用加密算法将可读数据转换为密文，以使未经授权的用户无法访问这些数据。

加密的有效性不仅取决于高级加密标准 (AES) 等强大算法，还取决于对锁定和解锁数据的加密密钥的安全管理。

此流程并不总像看上去那么容易。组织经常须管理不同系统与环境中的数千个加密密钥，而每个密钥均处于其生命周期的不同阶段。

加密密钥可能需在各部门之间或与外部合作伙伴安全地进行共享。由于此复杂性，要确保所有密钥在其整个生命周期中均得到妥善保护、跟踪和维护则极具挑战性。

密钥管理通过集中密钥控制、自动化密钥生命周期流程以及提供强大的监控和审计功能，使这一过程变得更加容易。它可以帮助组织确保根据最佳实践一致地管理加密密钥，并降低密钥丢失或滥用的风险。

如果没有适当的密钥管理，组织可能会面临实际上抵消加密优势的风险，从而可能导致未经授权的访问、数据泄露和数据丢失。

例如，微软最近披露，一个由中国支持的黑客组织从其系统中窃取了一个重要的加密签名密钥。¹威胁行为者利用该密钥生成了合法身份验证令牌，访问了 25 个组织的云端 Outlook 电子邮件系统，其中包括多家美国政府机构。

此外，随着新技术的出现，稳健的密钥管理的重要性也与日俱增。例如，量子计算的出现对当前的加密算法构成了重大威胁，促使组织和专家投资抗量子加密技术和密钥管理系统。

领先于这些发展趋势并投资于先进的密钥管理解决方案和系统可帮助组织确保其加密实践始终面向未来且行之有效。

要了解密钥管理的作用，请考虑同时采用“保险箱”以及打开它所需的代码。

如同保险箱可保护贵重物品一样，加密技术也能保护敏感数据。如果保险箱的代码落入坏人之手，未经授权的人员便可将其打开并窃取里面的内容。同样，如果此代码丢失或遗忘，保险箱和里面的贵重物品则可能会永远无法访问。

在此类比中，保险箱代表加密数据，代码则代表加密密钥，而保持代码安全则代表密钥管理。

数据加密领域存在不同类型的加密密钥，而每种密钥均与两种主要的加密方法相关。

对称加密使用单个密钥加密和解密数据。对称密钥的安全性至关重要，因为一旦泄漏，所有加密数据都将面临风险。对称加密的密钥管理侧重于安全地生成、存储和分发密钥，确保只有授权用户才能访问密钥。

非对称加密采用密钥对：一个用于加密的公钥和一个用于解密的私钥。公钥可公开共享，私钥则须保密。此方法支持某些最安全的加密操作，其中包括公钥基础设施 (PKI)，它支持身份验证、数字签名和安全密钥交换等功能。

在非对称加密中，密钥管理包括安全地生成密钥、管理存储、控制访问以及定期轮换密钥以防止泄露。

对于这两种加密方法来说，适当的密钥管理对于保护数据和保持加密系统的完整性至关重要。

加密密钥管理包括几个阶段，每个阶段对于加密系统的安全性和有效性都至关重要。这些阶段构成密钥管理生命周期，涵盖加密密钥从创建到最终销毁的整个过程。

1. 密钥生成
2. 密钥分发
3. 密钥存储
4. 密钥使用
5. 密钥轮换
6. 密钥撤销和销毁

生命周期管理有助于确保在每个阶段安全地处理密钥，并配备特定的控制措施可防止未经授权的访问和数据泄露。

密钥生成包括使用安全算法创建加密密钥，它本质上是一串随机或伪随机比特或数字。确保密钥随机且不可预测，有助于减少可能危及整个加密过程的弱点。

硬件安全模块 (HSM) 和密钥管理系统 (KMS) 有助于在安全环境中生成密钥。(如需了解更多信息，请参阅“常见的密钥管理解决方案和技术”。）

加密密钥生成后，会分发给必要的实体。例如，可以使用安全随机数生成器创建对称密钥，然后通过密钥交换协议或预共享通道安全地分发。

密钥分发对于对称密钥尤其具有挑战性，因为它们必须始终保持机密。

另一方面，非对称密钥系统可通过公开分发公钥同时保证私钥的安全性来减轻安全挑战。安全分发方法还有助于确保密钥传输安全，其中包括使用传输安全层 (TLS) 协议。

用户拥有加密密钥后，安全的密钥存储对于避免它们免受未经授权的访问至关重要。HSM 是常见的密钥存储选择，因为它们提供防篡改环境，并且通常满足严格的安全标准，例如 FIPS 140-2（联邦信息处理标准），该标准规定加密模块的安全要求。

将密钥存储在软件中可能更方便，但与基于硬件的存储解决方案（如 HSM）相比，它也可能带来更高的安全风险。

密钥可执行各种加密操作，例如加密数据、签署文档或验证用户。将它们严格用于指定用途有助于降低安全风险。 访问控制措施（例如，基于角色的访问控制 (RBAC) 和多重身份验证 (MFA)）有助于确保仅有已授权的个人或系统才能访问这些密钥，从而进一步确保其使用安全性。

密钥轮换是指定期用新密钥替换旧密钥。定期轮换密钥有助于降低密钥泄露的风险，并限制密钥泄露造成的潜在损害。密钥管理系统通常具有自动密钥轮换功能，以实现一致性和安全性。

当不再需要或怀疑加密密钥已被泄露时，撤消它们可阻止其后续使用。安全地销毁此类密钥还有助于消除未经授权的用户恢复和滥用它们的所有可能性。

随着加密成为网络安全不可或缺的一部分，密钥管理在各行各业变得越来越重要。

密钥管理的一些最常见用例包括：

• 云密钥管理
• DevOps 中的数据保护
• IoT 安全性
• 遵守监管标准

多种解决方案和技术对于实施有效的密钥管理是不可或缺的。其中包括：

• 硬件安全模块 (HSM)
• 密钥管理服务 (KMS)
• 开源密钥管理
• 密钥管理互操作性协议 (KMIP)

密钥管理服务 (KMS) 和开源密钥管理工具等部分解决方案提供灵活且可定制的选项。其他解决方案是专用技术，例如硬件安全模块 (HSM) 或协议，例如密钥管理互操作性协议 (KMIP)。

加密密钥管理解决方案的功能各不相同，但通常都包括以下功能：

• 用于管理加密和加密密钥策略与配置的集中管理控制台。

• 在文件、数据库和应用程序层面对本地和云中的数据进行加密。

• 基于角色和组的访问控制和审计记录功能有助于解决合规性问题。

• 密钥生命周期流程自动化。

• 与人工智能 (AI) 等最新技术相集成并使用分析和自动化来改进密钥管理水平。

HSM 是提供安全密钥管理和加密操作的专用设备。这些设备在防篡改环境中生成、存储和管理加密密钥，使其成为高安全性应用的理想选择，例如金融交易、数字签名和公钥基础设施 (PKI) 管理。

CloudHSM 服务可以将这些功能扩展到云端，为基于云的环境提供相同级别的安全性。需要满足 PCI DSS 或 GDPR 等严格合规要求的组织可能会选择 HSM，因为他们知道密钥永远不会离开安全环境。

密钥管理服务是由第三方供应商提供的基于云的解决方案。这些服务管理加密密钥的生命周期，包括生成、存储、轮换和销毁。BYOK 等功能允许组织保留对加密密钥的控制权，即使在使用第三方云服务时也是如此。

对于希望动态扩展密钥管理需求且无需在本地基础设施上投入大量资金的企业而言，密钥管理服务通常是理想之选。它们可以提供易用性、可扩展性以及与各种云服务的集成。

开源密钥管理解决方案可以提供灵活、透明的密钥管理选项。这些解决方案允许组织定制密钥管理实践并将其与现有基础设施（无论是在本地还是在云中）集成。

开源工具可以使需要高度灵活性、希望避免供应商锁定或必须确保透明安全实践的组织受益。

KMIP 并非密钥管理解决方案而是一种标准化协议，它旨在促进密钥管理系统在不同平台和提供商之间的互操作性。

从本质上讲，KMIP 为各种密钥管理系统提供一种通用语言，以便进行通信和无缝协作。

采用 KMIP 可帮助组织确保密钥管理实践一致且安全，即使在多云或混合云环境中也是如此。

这种标准化可简化密钥管理，支持一致的安全状况。对于使用多个密钥管理解决方案、在不同系统中处理数据或需要更换提供商的组织来说，这一点至关重要。