发布日期：2025-06-05 浏览次数：
密码学和信息安全领域正在不断发展，其核心是旨在保护敏感信息免遭未经授权的访问和网络威胁的标准和法规。 联邦信息处理标准 (FIPS)，尤其是与密码学相关的标准，在确保用于保护政府数据的系统既安全又具有弹性方面发挥着至关重要的作用。
对于处理政府合同、财务数据、医疗记录或任何形式的机密或敏感信息的组织而言，实现 FIPS 合规性并非可有可无，而是必需的。在本文中，我们将深入探讨 FIPS 合规性，重点关注以下几个关键方面： FIPS 140-2 和 FIPS 140-3之间的区别、如何实现合规性、面临的挑战，以及组织如何应对实现完全 FIPS 合规性的复杂性。
FIPS 合规性的核心 是指遵守 美国国家标准与技术研究院 (NIST) 为处理敏感联邦数据的加密模块的安全性制定的具体准则和标准。这些标准是旨在确保数据机密性、完整性和真实性的一系列更广泛法规的一部分。FIPS 140-2 和较新的 FIPS 140-3 是最知名且应用最广泛的加密系统标准。
当组织符合 FIPS 标准时，这意味着其加密模块（无论是基于硬件还是基于软件）都已通过严格的安全测试，并符合 NIST 规定的必要标准。这些模块对于保护数据免遭未经授权的访问以及确保传输或存储数据的安全至关重要。
虽然 FIPS 合规性可能看起来像一个流行词，但它是一个非常技术性的过程，涉及设计和认证系统以抵抗物理和逻辑攻击，使用经批准的加密算法，并遵循严格的密钥管理、身份验证和访问控制协议。
对于政府承包、金融、医疗保健和电信等行业而言，遵守 FIPS 不仅仅是一项技术要求，更是 法律义务。对于服务于联邦客户或处理受监管数据的企业而言，不合规可能会导致合同损失、罚款和声誉受损。
此外，随着企业采用云服务、移动应用程序和物联网设备等更复杂的系统，对符合 FIPS 标准的加密解决方案的需求也变得越来越重要。原因如下：
法规遵从性：许多行业必须遵守各种监管框架，例如 HIPAA（医疗保健）、 PCI DSS（支付处理）和 FISMA（联邦信息安全）。其中许多法规要求使用 FIPS 认可的加密模块来保护敏感数据。
数据完整性：经 FIPS 认证的模块有助于确保数据不被篡改。它们确保数据在存储和传输过程中保持完整，这对于信任和保密性至关重要的行业至关重要。
政府合同：任何与美国联邦政府合作的企业都必须确保其加密系统符合 FIPS 标准。政府强制要求在其运营中使用经 FIPS 认证的解决方案，并且此要求也适用于承包商。
公众信任与安全保障：符合 FIPS 标准，彰显我们对最高安全标准的承诺。它让利益相关者和客户确信他们的数据得到安全处理。
在深入研究如何实现 FIPS 合规性之前，必须了解 FIPS 140-2 和 FIPS 140-3之间的区别，因为这两个版本以不同的方式管理加密模块。
FIPS 140-2 自 2001 年起生效，是联邦和受监管行业目前使用的加密标准。该标准规定了加密模块的安全要求，而加密模块是保护敏感数据的关键组件。该标准分为 四个安全级别：
FIPS 140-2 为加密安全设定了基线，通常被视为政府合同或受监管行业的必要先决条件。
FIPS 140-2 多年来已被广泛采用，而 FIPS 140-3 于 2019 年推出，旨在应对日益复杂的网络安全挑战。FIPS 140-3 引入了新的安全功能，并对加密系统提出了更严格的测试要求。新版本旨在确保加密模块能够抵御日益复杂的威胁，尤其是在量子计算等新兴技术面前。FIPS 140-3 还包含四个安全级别，每个级别提供不断提升的保护，以满足不同的安全需求。
FIPS 140-2 和 FIPS 140-3 之间的主要区别包括：
增加测试要求：FIPS 140-3 强调对加密模块进行更全面的测试，包括抗侧信道攻击、容错和篡改检测。
后量子密码学 (PQC) ：FIPS 140-3 引入了将后量子密码算法集成到密码模块中的指南，确保系统为未来的量子计算威胁做好准备。
范围更广：FIPS 140-3 扩展了其覆盖范围，包括现代 IT 环境，例如云基础设施、移动设备和物联网系统，而这些在 FIPS 140-2 中没有得到充分解决。
改进的文档：FIPS 140-3 提供了更严格的文档要求，确保加密模块得到适当的审查和验证。
FIPS 140-3 中的关键变化
| 类别 | FIPS 140-2 | FIPS 140-3 |
| 标准参考 | 基于ISO/IEC 19790:2006 | 基于ISO/IEC 19790:2012 |
| 安全级别 | 四个安全级别（1-4） | 相同的四个安全级别，但标准有所改进 |
| 熵要求 | 没有明确定义 | 密钥生成对熵的要求更高 |
| 物理安全 | 强调防篡改和防篡改 | 改进的物理安全机制和现代化的测试 |
| 模块认证 | 仅限于密码和简单身份验证 | 高安全级别的多因素身份验证 |
| 软件安全 | 基本软件完整性检查 | 对软件完整性和自检的要求更加严格 |
| 操作环境 | 广义定义 | 对虚拟化环境和固件更新的要求更严格 |
| 非侵入性攻击 | 仅在高安全级别解决 | 更全面的侧信道攻击测试（SPA、DPA 等） |
| 已批准的算法 | 支持旧算法 | 支持后量子加密准备和现代加密算法 |
| 测试与认证 | 单独的测试和文档流程 | 符合 ISO/IEC 24759 标准，减少测试冗余 |
| 维护和更新 | 更严格的更新和变更流程 | 改进模块重新验证和变更管理 |
| 适用性 | 专注于硬件模块 | 覆盖范围更广，包括混合环境和云环境 |
| 过渡截止日期 | 对于现有部署仍然有效 | 过渡截止后所有新加密模块均需满足 |
对于已经符合 FIPS 140-2 的组织，过渡到 FIPS 140-3 将涉及更新系统、流程和文档以满足新的安全要求。
实现 FIPS 合规性不仅仅是通过测试，还需要精心规划的方法来确保设计、实施和管理的安全。让我们来分解一下 FIPS 合规性的基本组成部分：
FIPS 合规性始于加密模块的设计。FIPS 要求加密模块（无论是硬件还是软件）遵循特定的安全原则，包括：
访问控制：确保只有授权人员才能与加密模块交互。
身份验证：安全的身份验证机制，用于验证访问加密系统的用户身份。
审计跟踪：监控加密模块的访问和使用情况，以检测任何未经授权的活动。
密钥管理：安全地生成、存储和销毁加密密钥，以确保其机密性和完整性。
FIPS 对加密算法的使用设定了严格的要求。这些算法必须经过 NIST 验证，才能满足加密模块的安全要求。
一些最广泛使用的认可算法包括：
AES（高级加密标准）：用于保护敏感数据的对称加密算法。
RSA：一种广泛用于安全通信的非对称加密算法。
SHA（安全散列算法）：用于数据完整性的加密散列函数系列。
HMAC（基于哈希的消息认证码）：用于确保数据的完整性和真实性。
符合 FIPS 标准的系统必须确保这些算法得到正确实施和适当使用。
密钥管理是 FIPS 合规性的关键组成部分。加密密钥的生成、存储、使用和销毁方式直接影响加密模块的安全性。FIPS 要求加密模块：
物理安全是 FIPS 合规性下的另一个关键考虑因素。FIPS 140-2 和 FIPS 140-3 要求加密模块设计具有防篡改或防篡改功能，这意味着它们必须能够检测并应对物理攻击。
常见特征包括：
防篡改密封：指示模块是否已被物理篡改。
篡改检测电路：监视模块的物理状态，如果检测到篡改则做出相应反应。
为了符合 FIPS 标准，加密模块必须由获得认可的实验室进行测试和认证。此认证流程包括根据标准中规定的标准验证加密模块的设计、算法、密钥管理和物理安全特性。
除了认证之外，符合 FIPS 标准的系统还必须具有详细的文档，涵盖以下内容：
密码系统的设计和架构。
安全测试过程，包括测试结果和验证程序。
密钥管理和访问控制程序。
该文件作为合规证明，必须在审计期间提供以供检查。
| 类别 | FIPS 验证 | FIPS 合规性 |
| 定义 | NIST 执行的正式认证过程，用于验证加密模块是否符合 FIPS 140 标准。 | 一个更广泛的概念，即组织确保其加密系统符合 FIPS 140 安全标准，而不必经过认证。 |
| 范围 | 特定于加密模块（硬件/软件） | 适用于使用 FIPS 验证的加密模块的整个系统、架构和操作。 |
| 审批机构 | 需要由加拿大 NIST 和 CSE 进行CMVP（加密模块验证程序）测试。 | 无需 NIST 直接批准；组织自行评估或寻求外部咨询以保持合规。 |
| 测试流程 | 涉及在NIST 认可实验室(CSTL)进行严格测试 | 专注于使加密策略、配置和操作安全与 FIPS 要求保持一致。 |
| 认证要求 | 是的，通过实验室测试和 NIST 审查后颁发。 | 没有正式认证，但遵守可确保最佳安全实践。 |
| 时间和成本 | 昂贵且耗时（6-24个月）。 | 更快捷、更经济高效；组织无需等待认证即可实现合规。 |
| 灵活性 | 严格且仅限于经过认证的模块版本。 | 更加灵活，允许组织采用FIPS 批准的算法和配置而无需经过验证。 |
| 重点领域 | HSM、加密软件和加密库。 | 全系统实施，确保正确使用 FIPS 认可的加密技术。 |
| 更新与变更 | 对于模块的任何重大修改都需要重新认证。 | 允许持续改进和更新，同时保持合规性。 |
| 谁需要它？ | 加密模块的供应商和制造商。 | 受监管行业（政府、金融、医疗保健等）的组织必须使用经 FIPS 验证的加密工具。 |
| 现实世界的例子 | 供应商将其 HSM 或加密软件提交给认可的实验室进行FIPS 140-3 验证。 | 金融机构确保所有加密服务均使用 FIPS 验证的模块并遵循最佳实施实践。 |
实现 FIPS 合规性是一个复杂的过程，需要精心规划、测试和认证。以下是针对寻求符合 FIPS 140-2 或 FIPS 140-3 标准的组织的分步指南。
实现 FIPS 合规性的第一步是评估您当前的加密系统并找出任何合规性方面的差距。此步骤应包括审查您的加密算法、密钥管理程序和安全控制措施，以确保它们符合 FIPS 要求。
初步评估完成后，进行差距分析，以确定需要解决的具体领域，以满足 FIPS 合规性。这可能涉及：
升级到批准的加密算法。
实施额外的安全功能以进行物理保护。
加强关键管理流程。
差距分析完成后，创建合规性路线图，概述获得 FIPS 认证所需的步骤。该路线图应包括：
实施必要变更的详细时间表。
所需的测试和文档。
获得认证的明确计划。
根据路线图，更新或设计您的加密系统，以满足 FIPS 中概述的特定安全要求。这可能包括：
实施防篡改功能并增强物理安全性。
使用 FIPS 认可的算法更新或替换加密算法。
引入更安全的密钥管理基础设施。
系统更新完成后，即可提交测试和认证。这涉及将加密模块提交至认可的实验室进行评估。
虽然 FIPS 合规性是加密安全的基石，但它并非没有挑战。组织在实施和维护符合 FIPS 标准的系统时经常面临重大障碍。以下是 FIPS 标准的局限性和约束的详细介绍：
FIPS 合规性的主要缺点之一是其 规范性和复杂性。获得并维持认证需要：
由认可实验室进行严格的测试和验证。
加密模块、算法和密钥管理流程的详细文档。
持续审计和更新以确保持续合规。
这个过程可能 非常耗时且耗费资源，特别是对于网络安全专业知识有限的小型组织而言。
FIPS 标准仅侧重于 加密模块和加密。虽然这确保了强大的数据保护，但它并未解决网络安全的其他关键方面，例如：
网络安全。
端点保护。
威胁检测和响应。
组织必须将符合 FIPS 的解决方案与更广泛的网络安全措施相结合，以制定全面的防御策略。
FIPS 合规性可能会带来 性能瓶颈 和 兼容性挑战，尤其是在同时处理敏感和非敏感数据的系统中。例如：
应用程序可能需要多个加密模块，但只有涉及敏感数据的调用才需要使用符合 FIPS 的模块。
通过符合 FIPS 的模块路由所有数据可能会降低性能并增加复杂性。
这增加了 开发负担，因为组织必须仔细记录和管理哪些调用需要符合 FIPS 规定，哪些不需要。
许多组织依赖于 不支持 FIPS 认可算法的旧系统 或 不合规协议。这带来了重大挑战，例如：
缺乏算法支持：不兼容的协议可能不支持 FIPS 认可的算法，如 AES 或 SHA-2。
集成问题：旧系统可能与符合 FIPS 的加密模块不兼容。
为了克服这些挑战，组织可以：
使用 加密网关或代理 来弥合不兼容协议和符合 FIPS 的加密之间的差距。
即使在非合规环境中，也要实施 符合 FIPS 要求的密钥管理解决方案。
FIPS 合规性并非一次性工作，需要 持续监控和更新。组织必须：
定期测试加密模块是否存在漏洞。
更新系统以满足不断发展的 FIPS 标准（例如，从 FIPS 140-2 过渡到 FIPS 140-3）。
保留合规工作的详细文件以供审计和审查。
这种持续的承诺可能会给资源带来压力，特别是对于网络安全预算有限的组织而言。
一个常见的误解是，只有使用 符合 FIPS 标准的协议才能实现 FIPS 合规性。然而，情况并非总是如此。组织可以通过以下方式实现合规性：
使用 加密网关 对敏感数据强制执行 FIPS 认可的算法。
这种方法允许组织在使用遗留系统或不合规协议时保持合规性。
FIPS 合规性是数据安全的关键组成部分，但并非没有局限性。通过了解这些挑战并采用战略性解决方案，组织可以在不影响性能或兼容性的情况下实现合规性。
无论您使用的是遗留系统、不合规协议还是复杂的应用程序，周到的 FIPS 合规方法都可以帮助您保护敏感数据并有效满足监管要求。
从FIPS 140-2 到 FIPS 140-3的过渡 标志着加密标准的重大变革。自 2001 年以来，FIPS 140-2 一直是加密模块安全性的基准，而 FIPS 140-3 引入了更新的要求，以应对现代网络安全挑战，包括量子计算等新兴威胁。
从 FIPS 140-2 到 FIPS 140-3 的过渡是一个分阶段的过程。以下是关键里程碑的总结：
过渡时间表
FIPS 140-2 到 FIPS 140-3 的过渡给组织带来了几个挑战：
1. 复杂性增加
FIPS 140-3 引入了更严格的安全要求和更详细的文档，这可能会耗费大量资源。
2.兼容性问题
遗留系统和不兼容协议可能不支持 FIPS 140-3 要求，需要进行重大更新或替换。
3. 持续维护
FIPS 140-3 需要持续监控、测试和更新以保持合规性。
4. 量子准备
集成后量子加密算法可能很复杂且耗时。
为了确保顺利过渡到 FIPS 140-3，组织应该：
进行差距分析：评估当前系统以确定合规方面的差距。
更新加密模块：用符合 FIPS 140-3 的解决方案替换过时的算法和模块。
增强文档：保存合规工作的详细记录，包括测试和验证。
投资培训：对您的团队进行 FIPS 要求和最佳实践的培训，以简化合规工作。
利用专家指导：与网络安全专家合作，解决 FIPS 合规性的复杂性。
采用混合解决方案：使用加密网关或代理将符合 FIPS 的模块与不兼容的系统集成。
优先考虑密钥管理：实施符合 FIPS 的密钥管理实践，以确保安全生成、存储和销毁加密密钥。
从 FIPS 140-2 过渡到 FIPS 140-3 是加强加密安全性的关键一步。虽然这一过程充满挑战，但对于组织而言，始终领先于 PQC 等新兴威胁并满足不断变化的监管要求至关重要。
通过了解关键变化、积极应对挑战并利用专家指导，组织可以成功过渡到 FIPS 140-3，并确保其系统安全、有弹性且为未来做好准备。
FIPS 标准通常与联邦机构相关，但其适用范围远不止政府。这些标准旨在确保敏感数据的安全性和完整性，因此与各种组织和应用程序息息相关。无论您是联邦承包商、州政府还是私营企业，FIPS 合规性都可能在您的网络安全战略中发挥关键作用。以下列出了 FIPS 合规性发挥重要作用的行业和领域：
1.政府和国防
国防承包商：从事国家安全项目的公司必须遵守 FIPS 标准，以确保国防相关数据的完整性和机密性。
2.医疗保健
健康科技公司：电子健康记录 (EHR) 系统、远程医疗平台和其他健康相关软件的开发商依靠 FIPS 合规性来确保他们的解决方案值得信赖且安全。
3. 金融与银行业
金融科技公司：从移动支付应用程序到加密货币平台，金融科技公司使用符合 FIPS 的解决方案来保护金融数据并建立用户信任。
4. 技术和云服务
物联网设备制造商：随着联网设备的兴起，FIPS 合规性可确保物联网设备传输的数据保持安全并免受网络威胁。
5.零售和电子商务
销售点 (POS) 系统：POS 系统提供商依靠 FIPS 验证来确保交易安全并保护客户支付数据。
6. 能源和公用事业
石油和天然气公司：从钻井作业到供应链物流，FIPS 合规性可确保能源领域的敏感数据免受网络威胁。
7.制造和工业系统
供应链安全：公司必须保护敏感的供应链数据，而 FIPS 验证的加密模块提供了可靠的方法。
8.教育与研究
教育技术提供商：在线学习平台和教育软件的开发商使用符合 FIPS 的解决方案来确保用户数据的安全和受到保护。
9.电信
电信运营商：保障通信网络和客户数据的安全对电信公司至关重要。符合 FIPS 标准的加密有助于满足监管要求并保护敏感信息。
VoIP 和消息平台：通信工具提供商依靠 FIPS 合规性来确保端到端加密并保护用户隐私。
遵循 FIPS 合规性可能会让人感到不知所措，但您无需独自完成。揽阁信息可帮您简化流程，提高效率，了解当前加密系统的现状，并制定清晰的计划，以实现 FIPS 140-2合规性并过渡到 FIPS 140-3。
无论您是升级加密模块、确保文档正确无误，还是持续保持合规性，我们的专家都会全程指导您，降低风险、避免延误，并最大程度地减少对您运营的干扰。我们的目标是消除合规性方面的压力，让您专注于最重要的事情：保障数据安全，推动业务发展。
我们目前提供拥有FIPS 140-3 Level 3认证的 Luna HSM 和 Thales HSE 系列产品，欢迎您与我们联系，了解更多内容。
对于任何处理金融、医疗保健、政府采购和电信等行业敏感信息的组织而言，实现 FIPS 合规性都是一项关键要求。通过遵循本指南中概述的步骤，组织可以确保其加密系统符合最高的安全性和完整性标准，并做好应对挑战的准备。
如果您希望实现 FIPS 合规性，请与值得信赖的揽阁信息合作，我们能够提供您所需的专业知识和支持，帮助您顺利完成这一复杂的流程。采用正确的方法，FIPS 合规性可以无缝融入您组织的运营，确保您的数据安全，并确保您的组织始终符合相关变更。
揽阁信息 · 值得您信赖的信息安全顾问！
服务热线
