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什么是硬件安全模块 (HSM)？
硬件安全模块 (HSM、加密机)是一种物理计算设备，可围绕数字密钥的使用保护并实现强身份验证和加密处理。通过隔离、防篡改的环境，这些设备旨在创建和保护加密密钥、保护关键的加密操作，并最终在使用这些密钥时强制实施已实施的策略。HSM 可以有多种形式：PCI 电子卡、USB 令牌和网络连接设备都很常见。
硬件安全模块的兴起
组织已经开始意识到 HSM 的重要性。根据Ponemon Institute 2018 年全球加密趋势研究报告，这些设备的全球部署率从 2012 年的 26% 上升到 2017 年的 41% 。随着技术环境的不断变化，组织必须跟上步伐才能取得成功。这些变化可能会导致组织走两条路。一种可能导致增长和繁荣，但另一种可能导致破坏和绝望。
越来越多的担忧：
网络战
数据隐私条例
移动支付
物联网
所有行业的组织都受到加密或密钥管理的数据管理的影响。HSM 可以为组织提供终极安全性。
使用硬件安全模块保护数据
硬件安全模块拥有许多令人印象深刻的特性和管理功能。
HSM：
生成加密密钥
存储密钥
加密操作处理
仅对授权者限制访问
FIPS 140-2 Level3 或 Level 4
对于密钥生成，HSM 使用真正的熵驱动、基于硬件的随机数生成器，该生成器通常符合 BSI 规范 AIS20 和 AIS31 的 PTG.2 级，并且与 NIST SP 800-90A 中的 Hash_DRBG 相关. 安全私钥和秘密密钥只能由此类 DRBG（确定性随机位生成器）返回的数据生成。
无论是从创建、导入、使用、轮换、销毁和审计的生命周期阶段，HSM 都对加密密钥进行保护，以确保数据永远不会暴露。一旦密钥被创建并存储在 HSM 中，授权将只能通过一系列密钥卡和密码来获得访问权限，因为大多数 HSM 都支持多因素身份验证，并且可能需要通过“4 眼”进行访问“ 原则。
纯软件密码学的风险
对于那些选择绕过 HSM 的人来说，纯软件加密是下一个选择。但是，那些选择纯软件加密的人必须了解此决定带来的风险
对纯软件密码学的两种类型的攻击：
逻辑攻击——
主要涉及对服务器中的主存储器或磁盘的攻击以定位加密密钥
服务器内存中的阶段操作期间的漏洞。
核心数据转储
可通过密码访问
物理攻击——
旧硬盘或内存的移除和扫描。
技术人员强行移除并冻结硬件以定位加密密钥
HSM 如何防御这两种特定的威胁媒介？受保护的机密永远不会存在于 HSM 之外，并且在 HSM 内部仅在使用期间“明文”存在，而在受保护的 RAM（CPU 高速缓存，代码也在高速缓存中运行）中存在。设备上的任何静态数据都将经过 AES256 加密。FIPS 140-2 Level 3和更高级别的HSM 将对环境变化做出反应，例如温度（高于或低于正常值）、供电变化（过压或欠压），而达到FIPS 140-2 Level 4认证的HSM 将此保护扩展到物理, 如果 HSM 硬件损坏，将自行擦除。
安全合规与法规
虽然组织面临许多不同的数据加密驱动因素，但根据 Ponemon Institute 2018 年全球加密趋势研究报告，55% 的组织表示遵守隐私和数据安全要求是他们的首要驱动因素。普遍而言，各国开始为那些处理敏感信息的组织制定隐私标准。那些希望无视这些法规和法律的人将面临巨额罚款。
全球主要法规：
通用数据保护条例 (GDPR)
支付卡行业数据安全标准 (PCI-DSS )
美国主要法规：
健康保险流通与责任法案 (HIPAA)
经济和临床健康卫生信息技术 (HITECH)
支付卡行业数据安全标准 (PCI-DSS)
硬件安全模块的未来
在当今的环境中，组织必须适应新的数字世界。通过部署 HSM，组织将为企业加密和密钥管理奠定基础。您的加密密钥和数字身份将具有最大的安全性。无论是处理公钥基础设施 (PKI)、文档签名、代码签名、密钥注入还是数据库加密，HSM 都将为现在和将来的加密密钥提供最大的安全性。
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