DE112020000235T5

DE112020000235T5 - Anmeldung einer vorautorisierten vorrichtung

Info

Publication number: DE112020000235T5
Application number: DE112020000235.7T
Authority: DE
Inventors: Brian Edward MASTENBROOK; David Robert ARNOLD
Original assignee: Western Digital Technologies Inc
Current assignee: Sandisk Technologies Inc NDGesD Staates Us
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2021-09-30
Also published as: US11265152B2; CN113545021A; US20210218558A1; WO2021141621A1; CN113545021B

Abstract

Hierin wird eine Datenspeichervorrichtung offenbart. Ein Datenanschluss überträgt Daten zwischen einem Host-Computersystem und der Datenspeichervorrichtung. Ein nichtflüchtiges Speichermedium speichert verschlüsselte Benutzerinhaltsdaten und eine zwischen den Datenanschluss und das Speichermedium geschaltete Kryptografiemaschine verwendet einen kryptografischen Schlüssel, um die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten zu entschlüsseln. Die Zugangssteuerung erhält von einer Managervorrichtung einen öffentlichen Schlüssel. Der öffentliche Schlüssel ist einem privaten Schlüssel zugeordnet, der in einer zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist. Die Steuerung bestimmt einen Benutzerschlüssel, der Zugang zu dem kryptografischen Schlüssel bereitstellt; verschlüsselt den Benutzerschlüssel basierend auf dem öffentlichen Schlüssel und derart, dass der Benutzerschlüssel basierend auf dem privaten Schlüssel, der in der zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist, entschlüsselbar ist; und speichert in dem Datenspeicher Autorisierungsdaten, die den verschlüsselten Benutzerschlüssel angeben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft eine Datenspeichervorrichtung, die gesperrt und entsperrt werden kann.
HINTERGRUND
Die Verschlüsselung von Daten ermöglicht eine relativ sichere Speicherung in Datenspeichervorrichtungen, wie Blockdatenspeichervorrichtungen, die über ein Universal Serial Bus-Kabel, USB-Kabel, verbunden werden können. Die Benutzererfahrung ist jedoch oft enttäuschend, da die Einrichtung von Passwörtern, Schlüsseln und dergleichen für technisch nicht versierte Benutzer umständlich und kompliziert ist. Bei Verwendung einer Verschlüsselung werden die Schlüssel und Passwörter zu oft unsicher gespeichert. Infolgedessen lassen viele Benutzer bestehende Verschlüsselungstechnologien effektiv ungenutzt, was zu exponierten vertraulichen Daten führt.
KURZDARSTELLUNG
Diese Offenbarung betrifft eine Datenspeichervorrichtung, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, eine Blockdatenspeichervorrichtung, die über ein USB-Kabel mit einem Host-Computersystem verbunden werden kann, sodass sich die Datenspeichervorrichtung als Massendatenspeichervorrichtung bei dem Betriebssystem des Host-Computersystems registriert. Die Datenspeichervorrichtung ist gesperrt, sodass das Host-Computersystem nicht auf Daten zugreifen kann, die in der Datenspeichervorrichtung gespeichert sind. Ein Benutzer kann jedoch die Datenspeichervorrichtung entsperren, indem er eine autorisierte Vorrichtung verwendet, die zum Entsperren der Datenspeichervorrichtung eingerichtet ist. Weiterhin betrifft diese Offenbarung einen Mechanismus, durch den ein Manager (unter Verwendung einer Managervorrichtung) eine Benutzervorrichtung bei der Datenspeichervorrichtung vorautorisieren kann. Als Antwort darauf, dass sich die vorautorisierte Benutzervorrichtung mit der Datenspeichervorrichtung verbindet, erstellt die Datenspeichervorrichtung Autorisierungsdaten, die es der vorautorisierten Vorrichtung ermöglichen, die Datenspeichervorrichtung zu entsperren und verschlüsselte Benutzerinhaltsdaten zu entschlüsseln.
Hierin offenbart ist eine Datenspeichervorrichtung, die einen Datenpfad, eine Zugangssteuerung und einen nichtflüchtigen Datenspeicher aufweist. Der Datenpfad weist einen Datenanschluss auf, der dazu konfiguriert ist, Daten zwischen einem Host-Computersystem und der Datenspeichervorrichtung zu übertragen; ein nichtflüchtiges Speichermedium, das dazu konfiguriert ist, verschlüsselte Benutzerinhaltsdaten zu speichern; eine Kryptografiemaschine, die zwischen den Datenanschluss und das Speichermedium geschaltet ist und dazu konfiguriert ist, einen kryptografischen Schlüssel zu verwenden, um die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten, die in dem Speichermedium gespeichert sind, als Antwort auf eine Anforderung von dem Host-Computersystem zu entschlüsseln. Die Zugangssteuerung ist konfiguriert zum Empfangen, von einer Managervorrichtung, eines öffentlichen Schlüssels, wobei der öffentliche Schlüssel einem privaten Schlüssel zugeordnet ist, der in einer zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist; Bestimmen eines Benutzerschlüssels, der Zugriff auf den kryptografischen Schlüssel bereitstellt; Verschlüsseln des Benutzerschlüssels basierend auf dem öffentlichen Schlüssel und derart, dass der Benutzerschlüssel basierend auf dem privaten Schlüssel entschlüsselbar ist, der in der zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist; und Speichern, in dem Datenspeicher, von Autorisierungsdaten, die den verschlüsselten Benutzerschlüssel angeben.
In einigen Ausführungsformen wird das Empfangen des öffentlichen Schlüssels, das Bestimmen des Benutzerschlüssels, das Verschlüsseln des Benutzerschlüssels und das Speichern der Autorisierungsdaten als Antwort auf das Verbinden der Managervorrichtung mit der Datenspeichervorrichtung durchgeführt.
In einigen Ausführungsformen weist das Verbinden der Managervorrichtung mit der Datenspeichervorrichtung das Wiederherstellen eines Managerschlüssels auf, der das Bestimmen des Benutzerschlüssels ermöglicht.
In einigen Ausführungsformen wird die Managervorrichtung bei der Datenspeichervorrichtung basierend auf Autorisierungsdaten registriert, die in dem Datenspeicher gespeichert sind und den Managerschlüssel angeben, auf den basierend auf einem privaten Schlüssel, der in der Managervorrichtung gespeichert ist, zugegriffen werden kann.
In einigen Ausführungsformen ist die Zugangssteuerung dazu konfiguriert, als Antwort auf das autorisierte Verbinden der Vorrichtung die folgenden Schritte durchzuführen: Bestimmen einer Aufforderung der autorisierten Vorrichtung basierend auf den Autorisierungsdaten; Senden der Aufforderung an die zu autorisierende Vorrichtung; Empfangen einer Antwort, die basierend auf dem privaten Schlüssel berechnet wird, der in der zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist; Verschlüsseln mindestens eines Teils der Autorisierungsdaten unter Verwendung eines Metadaten-Verpackungsschlüssels; und Bereitstellen des Metadaten-Verpackungsschlüssels für die zu autorisierende Vorrichtung.
In einigen Ausführungsformen basiert die Aufforderung darauf, dass auf Autorisierungsdaten unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels zugegriffen werden kann.
In einigen Ausführungsformen werden die Autorisierungsdaten, auf die unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels zugegriffen werden kann, basierend auf dem öffentlichen Schlüssel und einem privaten Schlüssel, der in dem Datenspeicher gespeichert ist, verschlüsselt.
In einigen Ausführungsformen weisen die Autorisierungsdaten einen Index basierend auf dem öffentlichen Schlüssel zum Lokalisieren der Autorisierungsdaten für die zu autorisierende Vorrichtung auf.
In einigen Ausführungsformen ist die Zugangssteuerung dazu konfiguriert, den Index als Antwort auf das Senden des Index an die Autorisierungsdaten an die zu autorisierende Vorrichtung durch Zufallsdaten zu ersetzen.
In einigen Ausführungsformen ist die Zugangssteuerung dazu konfiguriert, ein Zertifikat auszugeben und das Zertifikat an die zu autorisierende Vorrichtung zu senden.
In einigen Ausführungsformen weist das Zertifikat einen Metadaten-Verpackungsschlüssel auf, um Autorisierungsdaten zu verschlüsseln, die verwendet werden, um eine Aufforderung zu erstellen.
In einigen Ausführungsformen geben die Autorisierungsdaten für jede der mehreren autorisierten Vorrichtungen einen öffentlichen Transportschlüssel zum Transportieren von Daten zwischen der Zugangssteuerung und dieser autorisierten Vorrichtung an; und einen öffentlichen Entsperrschlüssel zum Generieren der Aufforderung für diese autorisierte Vorrichtung.
In einigen Ausführungsformen geben die Autorisierungsdaten einen ersten öffentlichen Schlüssel und einen zweiten öffentlichen Schlüssel an; und die Zugangssteuerung ist dazu konfiguriert, die Autorisierungsdaten basierend darauf, dass der erste öffentliche Schlüssel mit dem zweiten öffentlichen Schlüssel identisch ist, selektiv zu aktualisieren.
In einigen Ausführungsformen wird der kryptografische Schlüssel unter Verwendung eines Entsperrgeheimnisses, das für jede der mehreren autorisierten Vorrichtungen spezifisch ist, verschlüsselt.
In einigen Ausführungsformen ist die Zugangssteuerung dazu konfiguriert, das Entsperrgeheimnis basierend auf einer Antwort von einer der mehreren autorisierten Vorrichtungen auf eine Aufforderung zu berechnen, die basierend auf dem öffentlichen Schlüssel generiert wird, der einer der mehreren autorisierten Vorrichtungen zugeordnet ist.
In einigen Ausführungsformen weisen die Autorisierungsdaten Metadaten der autorisierten Vorrichtung auf, die durch einen vorautorisierten Metadaten-Verpackungsschlüssel verschlüsselt sind, der aus dem öffentlichen Schlüssel abgeleitet werden kann.
In einigen Ausführungsformen kann der vorautorisierte Metadaten-Verpackungsschlüssel aus dem öffentlichen Schlüssel über eine Schlüsselableitungsfunktion unter Verwendung eines privaten Schlüssels abgeleitet werden, der in dem Datenspeicher gespeichert ist.
In einigen Ausführungsformen ist der Metadaten-Verpackungsschlüssel ein symmetrischer Schlüssel.
Weiterhin wird hierin ein Verfahren zum Anmelden einer Benutzervorrichtung in Bezug auf eine Datenspeichervorrichtung offenbart. Das Verfahren weist das Empfangen eines öffentlichen Schlüssels von einer Managervorrichtung, wobei der öffentliche Schlüssel einem privaten Schlüssel zugeordnet ist, der in einer zu autorisierenden Benutzervorrichtung gespeichert ist; Bestimmen eines Benutzerschlüssels, der Zugriff auf den kryptografischen Schlüssel bereitstellt; Verschlüsseln des Benutzerschlüssels basierend auf dem öffentlichen Schlüssel und derart, dass der Benutzerschlüssel basierend auf dem privaten Schlüssel entschlüsselbar ist, der in der zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist; und Speichern, in dem Datenspeicher, von Autorisierungsdaten, die den verschlüsselten Benutzerschlüssel angeben, auf.
Weiterhin wird hierin eine Datenspeichervorrichtung offenbart, die Mittel zum Empfangen eines öffentlichen Schlüssels von einer Managervorrichtung, wobei der öffentliche Schlüssel einem privaten Schlüssel zugeordnet ist, der in einer zu autorisierenden Benutzervorrichtung gespeichert ist; Mittel zum Bestimmen eines Benutzerschlüssels, der Zugriff auf den kryptografischen Schlüssel bereitstellt; Mittel zum Verschlüsseln des Benutzerschlüssels basierend auf dem öffentlichen Schlüssel und derart, dass der Benutzerschlüssel basierend auf dem privaten Schlüssel entschlüsselbar ist, der in der zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist; und Mittel zum Speichern, in dem Datenspeicher, von Autorisierungsdaten, die den verschlüsselten Benutzerschlüssel angeben, aufweist.
Figurenliste
Ein nicht einschränkendes Beispiel wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:

1 veranschaulicht eine Datenspeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
2a veranschaulicht einen Abschnitt des Konfigurationsspeichers der Datenspeichervorrichtung von 1 nach Registrierung der autorisierten Benutzervorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
2b veranschaulicht einen Abschnitt des Konfigurationsspeichers der Datenspeichervorrichtung von 1 nach Neuanmeldung einer Benutzervorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
3 veranschaulicht einen Steuerungsablauf zwischen der autorisierten Vorrichtung und der Zugangssteuerung von 1 gemäß einer Ausführungsform;
4 veranschaulicht ein Zertifikat, das von der Datenspeichervorrichtung ausgegeben und von der autorisierten Vorrichtung an die Datenspeichervorrichtung gesendet wird, um die Datenspeichervorrichtung zu entsperren, gemäß einer Ausführungsform; und
5 veranschaulicht ein Verfahren zum Anmelden einer Benutzervorrichtung bei einer Datenspeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 veranschaulicht eine Datenspeichervorrichtung (DSD) 100, die einen Datenpfad 101 und eine Zugangssteuerung 102 gemäß einer Ausführungsform aufweist. Der Datenpfad 101 weist einen drahtgebundenen Datenanschluss 103 auf, der in 1 durch eine USB-Brücke bereitgestellt wird, zur Übertragung von Daten zwischen einem Host-Computersystem 104 und der DSD 100. In anderen Ausführungsformen weist der Datenpfad 101 einen drahtlosen Datenanschluss (nicht gezeigt) zur drahtlosen Übertragung von Daten zwischen dem Host-Computersystem 104 und der DSD 100 auf. Die DSD 100 registriert sich bei dem Host-Computersystem 104 als Massendatenspeicher, der für das Betriebssystem die Funktionalität des Host-Computersystems 104 eines Blockdatenspeichers bereitstellt. Die DSD 100 weist weiterhin ein nicht-transitorisches Speichermedium 105 zum Speichern verschlüsselter Benutzerinhaltsdaten auf, wobei angemerkt wird, dass die Benutzerinhaltsdaten die Daten sind, die ein Benutzer in der Regel in einer DSD speichern möchte, wie Dateien, einschließlich Bilddateien, Dokumenten, Videodateien usw. Das Speichermedium kann ein Solid-State-Laufwerk (SSD), ein Festplattenlaufwerk (HDD) mit einer rotierenden Magnetplatte oder ein anderes nichtflüchtiges Speichermedium sein. Weiterhin kann das Speichermedium eine Blockdatenspeichervorrichtung sein, was bedeutet, dass die Benutzerinhaltsdaten blockweise auf das Speichermedium 105 geschrieben und blockweise aus dem Speichermedium 105 gelesen werden.
Befehlssatz
In einem Beispiel weist das Speichermedium 105 eine Kryptografiemaschine 106 in Form einer dedizierten und/oder programmierbaren integrierten Schaltung auf, die in dem Speichermedium 105 zu speichernde Daten verschlüsselt und aus dem Speichermedium 105 auszulesende Daten entschlüsselt. In solchen Beispielen kann das Speichermedium einen Small Computer System Interface-Befehlssatz (SCSI-Befehlssatz) oder Advanced Technology Attachment-Befehlssatz (ATA-Befehlssatz) gemäß der Opal-Spezifikation durch die Trusted Computing Group (TCG) bereitstellen.
Programmcode, der in der Kryptografiemaschine 106 gespeichert ist, ermöglicht es der Kryptografiemaschine 106, vom Host-Computersystem 104 empfangene Befehle zu empfangen, zu interpretieren und auszuführen. Zum Beispiel kann die Kryptografiemaschine 106 dazu konfiguriert sein, den Standard-ATA-Befehlssatz oder seriellen ATA-Befehlssatz (SATA-Befehlssatz) und/oder ATA-Paketschnittstellen-Befehlssatz (ATAPI-Befehlssatz) zu implementieren, der vom Technischen Ausschuss T13 erhältlich ist, wobei darauf hingewiesen wird, dass identische Funktionalitäten innerhalb von TCG Opal, SCSI und anderen proprietären Architekturen implementiert werden können. Der Befehlssatz weist einen Sektorlese-Befehl, READ SECTORS-Befehl, mit einem Befehlseingang des Sektorzählers und des Startsektors auf (es ist anzumerken, dass „Sektor“ hier synonym mit „Block“ verwendet wird). Dementsprechend liegt ein entsprechender Schreibbefehl vor. Es sei angemerkt, dass ein Datenspeichervorrichtungstreiber in dem Host-Computersystem 104 installiert ist. Der Datenspeichervorrichtungstreiber (nicht gezeigt) verwendet den Befehlssatz, um dem Betriebssystem hochentwickelte Dienste bereitzustellen, wie Dateilesefunktionalitäten. In manchen Beispielen ist der Datenspeichervorrichtungstreiber ein generischer Treiber, der als Teil des Betriebssystems ohne Unterstützung für vorrichtungsspezifische Verschlüsselungsbefehle geliefert wird, da die Verschlüsselungsfunktionalität vor dem Host-Computersystem 104 verborgen ist und intern innerhalb des DSD 100 gehandhabt wird, wie nachstehend beschrieben. Dies bedeutet, dass keine zusätzlichen Treiber installiert werden müssen, um die hierin offenbarte volle Funktionalität zu nutzen.
Der Befehlssatz, der von der Kryptografiemaschine 106 an den Datenanschluss 103 bereitgestellt wird (aber nicht an das Host-Computersystem 104 weitergeleitet wird), kann einen Befehlssatz aus dem ATA-SECURITY-Merkmalssatz einschließen. Insbesondere kann der Befehlssatz das SECURITY SET PASSWORD oder einen entsprechenden Befehl von TCG Opal einschließen, um ein Passwort zum Lesen und Schreiben von Benutzerinhaltsdaten auf das Speichermedium 105 einzustellen.
In diesem Sinne ist die Kryptografiemaschine 106 zwischen den Datenanschluss 103 und das Speichermedium 105 geschaltet und dazu konfiguriert, mittels eines kryptografischen Schlüssels in dem Speichermedium 105 zu speichernde Benutzerinhaltsdaten zu verschlüsseln und die in dem Speichermedium 105 gespeicherten verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten als Antwort auf eine Anforderung des Host-Computersystems 104 zu entschlüsseln. In einigen Beispielen wird der ATA SECURITY-Merkmalssatz nur vom Datenanschluss 103 und nicht vom Host 104 verwendet. Das heißt, die Zugangssteuerung 102 stellt den notwendigen Eingang für den Datenanschluss 103 bereit, um die ATA SECURITY-Befehle an die Kryptografiemaschine 106 auszugeben. Beispielsweise kann die Zugangssteuerung 102 dem Datenanschluss 103 einen Schlüssel bereitstellen, den der Datenanschluss 103 dann über den SECURITY SET PASSWORD-Befehl an die Kryptografiemaschine 106 weiterleitet. Die Schnittstelle zwischen der Zugangssteuerung 102 und dem Datenanschluss 103 kann ein Inter-Integrated Circuit, l2C, -Bus sein, was insbesondere in den Fällen nützlich ist, in denen dieser Bus bereits in vorhandenen Chips implementiert ist. Es ist jedoch möglich, viele andere Kommunikationsarchitekturen zu verwenden, einschließlich Bus-, Punkt-zu-Punkt-, serielle, parallele, speicherbasierte und andere Architekturen.
Es ist zu beachten, dass die Trennung von Funktionalitäten in dedizierten Chips, wie in 1 gezeigt, nur eine mögliche beispielhafte Implementierung ist. Es ist daher möglich, Funktionalitäten zusammenzufassen oder die Funktionalitäten weiter aufzuteilen. Beispielsweise kann der Datenanschluss 103 in einen einzigen Chip mit einem einzigen Kern in die Zugangssteuerung 102 integriert sein. In anderen Fällen können der Datenanschluss 103 und die Zugangssteuerung 102 in einen einzigen dedizierten Chip mit einem einzigen Kern in die Kryptografiemaschine 106 integriert sein. Selbstverständlich können alle Chips mehrere Kerne aufweisen.
In einem Beispiel werden die folgenden Komponenten verwendet:

Datenanschluss 103: Schnittstelle USB 3.1 Gen 2 mit 10 Gigabit pro Sekunde (Gb/s)
Zugangssteuerung 102: nRF52840 System-on-Chip (SoC) von Nordic Semiconductor

Es sei angemerkt, dass für die hierin offenbarte Funktionalität die Zugangssteuerung 102 die maßgebliche Rolle spielt und nachstehend ausführlicher beschrieben wird, wobei nochmals angemerkt wird, dass die Aufgaben in anderen Beispielen in separate Chips getrennt werden können. Wenn darauf hingewiesen wird, dass eine ,Konfiguration‛ der Zugangssteuerung 102 oder die Zugangssteuerung 102 dazu ,konfiguriert' ist, einen bestimmten Schritt durchzuführen, ist dies so zu verstehen, dass es sich auf einen Programmcode bezieht, der in einem nichtflüchtigen Speicher in der DSD 100 im Programmspeicher (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt) gespeichert ist und von der Zugangssteuerung 102 ausgeführt wird.
In anderen Beispielen können einige oder alle hierin offenbarten Schritte durch eine Hardwareschaltung ohne Programmcode durchgeführt werden. Insbesondere können Verschlüsselungs-Stammfunktionen aus Leistungs- und Sicherheitsgründen durch eine dedizierte Hardwareschaltung implementiert werden. Zum Beispiel können Befehle, die besonders rechenaufwendig sind, wie Multiplikation oder Exponentierung mit elliptischen Kurven, durch eine spezifisch für diese Berechnung konzipierte Recheneinheit (ALU) implementiert werden, sodass die Berechnung in einem einzigen oder einer geringeren Anzahl von Prozessorzyklen durchgeführt werden kann, verglichen mit der Verwendung eines sequentiellen Programms in einem Universal-Mikrocontroller. Es sei weiterhin angemerkt, dass es sich bei den in der DSD 100 enthaltenen Chips um Mikrocontroller handelt, was in diesem Zusammenhang bedeutet, dass sie nicht unter einem Betriebssystem laufen, das eine Hardware-Abstraktionsschicht bereitstellt, sondern dass der Programmcode direkt auf die Hardware-Schaltung einwirkt. Obwohl hierin die Kryptografie mit elliptischen Kurven aus Gründen der Recheneffizienz und -Sicherheit als Beispiel verwendet wird, sei angemerkt, dass andere Kryptosysteme mit öffentlichem Schlüssel, wie das Rivest-Shamir-Adelman-Kryptosystem (RSA-Kryptosystem) ebenso verwendet werden könnten.
Zurück zu 1, gibt es zusätzlich zu dem Host-Computersystem 104 eine Anzahl von Vorrichtungen, die sich außerhalb der DSD 100 befinden und die im Prozess des Entsperrens der DSD 100 und des Bereitstellens eines Schlüssels für die Kryptografiemaschine 106 wirken, sodass dem Host-Computersystem 104 letztlich entschlüsselte Daten im Klartext bereitgestellt werden können.
Insbesondere gibt es eine erste Managervorrichtung 110, die in den meisten Beispielen ein Mobiltelefon ist. Auf der Managervorrichtung 110 ist eine Anwendung (,App‛) installiert, um die folgenden Schritte durchzuführen. Auf diese Weise können die folgenden Schritte softwaremäßig vom Hersteller der DSD 100 implementiert und über einen allgemein zugänglichen App Store, wie den App Store von Apple, oder Google Play, an die Managervorrichtung 110 verteilt werden. Die auf der Managervorrichtung 110 installierte App führt Schritte zur Inbesitznahme der DSD 100 durch, wobei an dieser Stelle alle Daten auf der DSD 100 gelöscht oder anderweitig unzugänglich gemacht werden. Zum Beispiel können Daten durch sicheres Löschen aller in der DSD 100 gespeicherten kryptografischen Schlüssel kryptografisch gelöscht werden.
Der Einfachheit halber beschreibt diese Offenbarung, dass Schritte einfach von der Managervorrichtung 110 ausgeführt werden, wenn sie von der App implementiert werden. Die Managervorrichtung 110 richtet die DSD 100 ein, was bedeutet, dass die vielfältigen verschiedenen Schlüssel generiert werden, um den hierin offenbarten Prozess zu unterstützen. Die Managervorrichtung 110 registriert eine Benutzervorrichtung 111 bei der DSD, sodass die Benutzervorrichtung 111 dann als „autorisierte Vorrichtung“ 111 bezeichnet wird. In den meisten Beispielen ist die autorisierte Vorrichtung 111 auch ein Mobiltelefon mit einer installierten App, die die Schritte implementiert, die als von der autorisierten Vorrichtung 111 ausgeführt beschrieben werden. Als autorisierte Vorrichtungen können jedoch auch andere Arten von Vorrichtungen verwendet werden, die nachfolgend anhand von Beacons und Schlüsselanhänger erläutert werden.
Anwendungsfälle
Es gibt drei Hauptverwendungsfälle, die von der Zugangssteuerung 102 in Verbindung mit der Managervorrichtung 110 und der autorisierten Vorrichtung 111 verwaltet werden. Zuerst registriert die Managervorrichtung 110 eine Benutzervorrichtung 111 einmal bei der Datenspeichervorrichtung 100 (spezifisch der Zugangssteuerung 102) als eine von möglicherweise mehreren autorisierten Vorrichtungen. Dieser Schritt („Registrierung“ oder „Vorautorisierung“) würde in der Regel durchgeführt werden, während die DSD 100 im Besitz des Managers ist, der die Managervorrichtung 110 betreibt (und daher, während die DSD 100 und die Managervorrichtung 110 sich nahe beieinander befinden) und bevor die DSD 100 einem Benutzer bereitgestellt wird. Zweitens meldet sich die autorisierte Vorrichtung 111 bei der ersten Verbindung mit der DSD 100 (spezifisch der Zugangssteuerung 102) erneut an, um die Generierung der beteiligten Schlüssel abzuschließen. Dieser Schritt („Neuanmeldung“) würde in der Regel bei Lieferung der DSD 100 an den Benutzer durchgeführt werden. Drittens verbindet sich die autorisierte Vorrichtung 111 anschließend mit der DSD 100 (spezifisch der Zugangssteuerung 102), um die DSD 100 zu entsperren. Dieser dritte Schritt („Entsperren“) kann mehrmals auftreten und würde in der Regel jedes Mal durchgeführt werden, wenn ein Benutzer der autorisierten Vorrichtung 111 nach dem Hochfahren der Datenspeichervorrichtung 100 auf Benutzerinhaltsdaten zugreifen möchte, z. B. durch Verbinden mit einem USB oder einer anderen Stromquelle.
Inbesitznahme
Der erste Schritt bei der Verwendung der DSD 100 nach dem Kauf, Entpacken und Hochfahren besteht darin, die App auf der Managervorrichtung 110 zu installieren und eine Vorrichtung als die Managervorrichtung 110 zu registrieren. Hierzu erhält die Managervorrichtung 110 eine eindeutige Kennung der DSD von der DSD. Diese eindeutige Kennung wird als Identitätsschlüssel (IDK) bezeichnet. In dem in 1 veranschaulichten Beispiel ist der Identitätsschlüssel in einem Quick Response-Code (QR-Code) 112 codiert, der an einer Außenfläche der DSD 100 angebracht ist. Die auf der Managervorrichtung 110 installierte App hat Zugriff auf eine Kamera und verfügt über ein Softwaremodul, das die codierten Informationen aus einem Bild des QR-Codes 112 extrahiert. Die Managervorrichtung 110 erfasst ein Bild des QR-Codes 112 unter Verwendung der Kamera und decodiert den Identitätsschlüssel der DSD 100 aus dem QR-Code. In einem Beispiel codiert der QR-Code einen einheitlichen Ressourcenverweis, Uniform Resource Locator, URL. In diesem Fall kann eine generische App den QR-Code erfassen, der dann das Telefon automatisch zu einem Application Store leitet, aus dem die App heruntergeladen werden kann. Die URL schließt auch den Identitätsschlüssel ein, sodass die App diese Kennung decodieren kann, nachdem die App installiert ist.
In einem anderen Beispiel kann die Managervorrichtung 110 ein anderes Tag oder einen NFC-Chip lesen, das/der mit DSD 100 verbunden oder in sie integriert ist, um den Identitätsschlüssel zu erhalten. Mit Hilfe dieses Identitätsschlüssels kann die Managervorrichtung 110 dann eine Kommunikation, beispielsweise drahtlos (z. B. über Bluetooth), mit der DSD 100 und insbesondere mit der Zugangssteuerung 102 initiieren.
Wiederherstellunasschlüssel
Nach Inbesitznahme der DSD 100 generiert die Zugangssteuerung 102 einen Wiederherstellungsschlüssel und stellt den Wiederherstellungsschlüssel für die Managervorrichtung 110 bereit. Der Wiederherstellungsschlüssel kann dann in einem sicheren Speicher 113 gespeichert oder gedruckt und unter Verschluss gebracht werden. Schließlich kann der Wiederherstellungsschlüssel von einer Backup-Managervorrichtung 114 verwendet werden, um die Managerrolle zu übernehmen, die die Managervorrichtung 110 zuvor hatte.
Registrierung einer autorisierten Vorrichtung
Nachdem die DSD 100 während des Inbesitznahmeprozesses erstmalig konfiguriert wurde, registriert die Managervorrichtung 110 die autorisierte Vorrichtung 111. In der Regel kann es mehrere autorisierte Vorrichtungen geben, die bei einer einzigen DSD 100 registriert sind, sodass die Managervorrichtung 110 die autorisierte Vorrichtung als eine von mehreren autorisierten Vorrichtungen registriert. Genauer empfängt die Zugangssteuerung 102 von der Managervorrichtung 110 einen öffentlichen Schlüssel, der einem privaten Schlüssel zugeordnet ist, der in der Benutzervorrichtung 111 gespeichert ist. Die Managervorrichtung 110 selbst hat den öffentlichen Schlüssel unter Umständen von der Benutzervorrichtung 111 per E-Mail empfangen, indem sie einen auf der Benutzervorrichtung 111 angezeigten QR-Code abtastet, oder auf eine andere Art und Weise. Zu diesem Zeitpunkt ist die Vorrichtung 111 noch nicht autorisiert und wird daher einfach als „Benutzervorrichtung 111“ bezeichnet. Nachdem die Benutzervorrichtung 111 autorisiert ist, wird sie als „autorisierte Vorrichtung 111“ bezeichnet. Die Zugangssteuerung 102 erstellt Autorisierungsdaten, die angeben, dass die Benutzervorrichtung 111 eine autorisierte Vorrichtung ist (wie nachstehend beschrieben), und speichert die Autorisierungsdaten, die dem öffentlichen Schlüssel zugeordnet sind, in dem Konfigurationsspeicher 115, um die Benutzervorrichtung 111 als eine der mehreren autorisierten Vorrichtungen zu registrieren. Dies bedeutet, dass Schlüssel und andere der autorisierten Vorrichtung 111 zugeordnete Daten, wie nachstehend beschrieben erstellt und gespeichert werden. Ein Benutzer kann dann die autorisierte Vorrichtung 111 verwenden, um die DSD 100 zu entsperren, indem er die autorisierte Vorrichtung 111 einfach in den drahtlosen Kommunikationsbereich, wie beispielsweise innerhalb des Bluetooth-Bereichs, bringt. Wiederum werden die von der autorisierten Vorrichtung 111 durchgeführten Schritte in einer auf der autorisierten Vorrichtung 111 installierten App codiert. Abhängig von Konfigurationsparametern muss der Benutzer möglicherweise die autorisierte Vorrichtung 111 entsperren, bevor die DSD 100 entsperrt werden kann.
Insbesondere hat die Zugangssteuerung 102 Zugriff auf einen nichtflüchtigen Konfigurationsdatenspeicher, wie den Konfigurationsspeicher 115, der ein Flash-Speicher sein kann, der sich außerhalb der Zugangssteuerung 102 befindet (aber ebenso in die Zugangssteuerung 102 integriert sein kann). Der Konfigurationsspeicher 115 kann auch den Programmcode speichern, der die hierin beschriebenen Schritte als von der Zugangssteuerung 102 ausgeführt implementiert. Es sei angemerkt, dass manche Beispiele hierin unter der Annahme konfiguriert sind, dass ein Angreifer den Konfigurationsspeicher 115 leicht ablöten und seinen Inhalt auslesen kann, aber nicht in der Lage sein sollte, die Benutzerinhaltsdaten mit diesen Informationen zu entschlüsseln. Das heißt, in diesen Beispielen werden keine Schlüssel dauerhaft im Klartext in dem Konfigurationsspeicher 115 oder anderswo in der DSD 100 in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert.
Nachdem die kryptografischen Schlüssel im Klartext vorliegen, werden sie nur noch im flüchtigen Speicher (nicht dargestellt) gespeichert. Dies bedeutet, dass ein Abschalten der DSD 100 alle im Klartext gespeicherten kryptografischen Schlüssel löscht. Es kann eine zusätzliche Schaltung bereitgestellt werden, um alle verbleibenden Ladungen beim Herunterfahren, Hochfahren oder externen Zurücksetzen zurückzusetzen, sodass es in der Praxis physisch unmöglich ist, Informationen aus dem flüchtigen Speicher wiederherzustellen. In vielen Fällen kommt es dadurch zum Abschalten und Löschen aller flüchtigen Speicher, dass der Benutzer das USB-Kabel vom Host-Computersystem 104 trennt. In anderen Beispielen wird eine sekundäre Stromversorgung verwendet, die zum Herunterfahren der DSD 100 getrennt werden muss, um den flüchtigen Speicher zu löschen.
Aufforderung-Antwort
Im Konfigurationsspeicher 115 sind Daten gespeichert, die für die registrierte autorisierte Vorrichtung 111 spezifisch sind. Diese Daten können als Kennung der autorisierten Vorrichtung 111 oder als öffentlicher Schlüssel bezeichnet werden, der einem entsprechenden privaten Schlüssel zugeordnet ist, der in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeichert ist. Der öffentliche Schlüssel kann ein öffentlicher Transportschlüssel (TPK) sein und wird von der autorisierten Vorrichtung 111 beim ersten Start der App durch Ausführen der Primitive ECC-Pub({transport private key}) der Kryptografie mit elliptischen Kurven (ECC) generiert. (Es wird daran erinnert, dass, obwohl hierin aus Gründen der Recheneffizienz und -sicherheit Kryptografie mit elliptischen Kurven beispielhaft verwendet wird, angemerkt wird, andere kryptografische Techniken ebenfalls verwendet werden könnten.) Der entsprechende private Schlüssel wird in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeichert. Die Zugangssteuerung 102 ist dazu konfiguriert, die Kennung (z. B. den öffentlichen Transportschlüssel) zu verwenden oder einen weiteren öffentlichen Schlüssel zu generieren und zu speichern, um eine Aufforderung der autorisierten Vorrichtung 111 zu generieren. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Aufforderung eindeutig ist in dem Sinn, dass jede Aufforderung unterschiedlich ist, sodass sich eine nachfolgende Aufforderung von allen vorherigen Aufforderungen unterscheidet. Dies wird, wie nachfolgend beschrieben, durch Multiplizieren der gespeicherten Daten mit einem zufallsbasierten Blendungsfaktor erreicht. Dann sendet die Zugangssteuerung 102 die Aufforderung über einen vom Datenpfad verschiedenen Kommunikationskanal an die autorisierte Vorrichtung 111. Zum Beispiel kann der Datenpfad eine drahtgebundene USB-Verbindung einschließen, während der Kommunikationskanal zwischen der Zugangssteuerung 102 und der autorisierten Vorrichtung 111 eine drahtlose Verbindung (z. B. Bluetooth) ist.
In einem Beispiel findet ein Neuanmeldungsprozess als Antwort darauf statt, dass sich die autorisierte Vorrichtung erstmalig mit der DSD 100 verbindet, nachdem die Autorisierungsdaten erstellt und in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert wurden, der dem von der Managervorrichtung 110 empfangenen öffentlichen Transportschlüssel der autorisierten Vorrichtung 111 zugeordnet ist. Während der Neuanmeldung aktualisiert die DSD 100 die Autorisierungsdaten und fordert, wie nachstehend ausgeführt, die autorisierte Vorrichtung 111 auf, einen öffentlichen Entsperrschlüssel (und einen entsprechenden privaten Entsperrschlüssel) zu generieren. Die autorisierte Vorrichtung 111 stellt dann der Zugangssteuerung 102 den öffentlichen Entsperrschlüssel zur Verfügung. Die Zugangssteuerung 102 speichert den öffentlichen Entsperrschlüssel im Feld 212b und überschreibt somit den öffentlichen Transportschlüssel 212a.
Dementsprechend speichert die autorisierte Vorrichtung 111 nach der Neuanmeldung zwei private Schlüssel, nämlich den privaten Transportschlüssel und den privaten Entsperrschlüssel. Diese beiden privaten Schlüssel (privater Transportschlüssel und privater Entsperrschlüssel) können separat in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeichert sein, wobei jedem der beiden privaten Schlüssel unterschiedliche Zugangsrichtlinien zugeordnet sein können. Zum Beispiel kann der private Transportschlüssel jederzeit zugänglich sein, selbst wenn die autorisierte Vorrichtung 111 gesperrt ist (z. B. durch eine Bildschirmsperre oder eine Zeitüberschreitung), um eine kontinuierliche Kommunikation zwischen der autorisierten Vorrichtung 111 und der DSD 100 zu ermöglichen. Um die DSD 100 zu entsperren, erfordert es jedoch die Zugangsrichtlinie des entsperrenden privaten Schlüssels unter Umständen, dass der Benutzer die autorisierte Vorrichtung 111 entsperrt, eine persönliche Identifikationsnummer (PIN) eingibt, eine biometrische oder sonstige Authentifizierung bereitstellt.
Verwendung des privaten Entsperrschlüssels in Verbindung mit einer anderen Zugangsrichtlinie. Auf diese Weise kann die DSD 100 von einer gestohlenen autorisierten Vorrichtung nicht entsperrt werden. Da das Entsperren der DSD 100 nur einmal durchgeführt wird, während DSD 100 eingeschaltet ist, verringert die erhöhte Sicherheit den Benutzerkomfort nicht wesentlich.
Die autorisierte Vorrichtung 111 kann eine Antwort auf die Aufforderung berechnen, die von keiner anderen Vorrichtung berechnet werden kann, die nicht bei der DSD registriert ist. Genauer gesagt kann die korrekte Antwort nicht von einer Vorrichtung berechnet werden, die keinen Zugriff auf Daten hat, die der Kennung der in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeicherten autorisierten Vorrichtung 111 entsprechen. Zum Beispiel verwendet die autorisierte Vorrichtung 111 den gespeicherten privaten Entsperrschlüssel, der dem entsprechenden öffentlichen Entsperrschlüssel zugeordnet ist, der in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert ist, um die Antwort auf die Aufforderung zu berechnen.
Die Zugangssteuerung 102 empfängt die Antwort auf die Aufforderung von der autorisierten Vorrichtung 111 über den Kommunikationskanal. Dabei sei angemerkt, dass, wenn der Zugangssteuerung 102 die Antwort auf die Aufforderung einfach validiert und bei Erfolg den kryptografischen Schlüssel aus dem Konfigurationsspeicher 115 ausliest, der kryptografische Schlüssel im Klartext gespeichert würde, was unerwünscht ist, da dies einem Angreifer ermöglichen würde, die DSD 100 zu demontieren und den Schlüssel aus dem Konfigurationsspeicher 115 zu lesen, um auf die in dem Speichermedium 105 gespeicherten Benutzerinhaltsdaten zuzugreifen.
Schlüssel berechnen
Stattdessen berechnet die Zugangssteuerung 102 den kryptografischen Schlüssel zumindest teilweise basierend auf der Antwort von der autorisierten Vorrichtung 111. Dies bedeutet, dass der kryptografische Schlüssel nicht eine reine Funktion der Antwort ist, sondern andere Werte einbezieht, wie sie weiter unten näher beschrieben werden. Zusammenfassend wird der kryptografische Schlüssel verschlüsselt in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert und die Antwort, die in dem in der autorisierten Vorrichtung gespeicherten privaten Schlüssel basiert, ermöglicht die Berechnung des Geheimnisses, womit der kryptografische Schlüssel entschlüsselt wird.
In dieser Offenbarung kann auf das ,Verpacken‛ von Schlüsseln verwiesen werden, was einfach bedeutet, dass der Schlüssel durch einen anderen Schlüssel (d. h. durch das „Geheimnis“) verschlüsselt wird. In vielen Fällen des ,Verpackens' ist die Verschlüsselung symmetrisch, sodass ein einziges Geheimnis (Schlüssel) existiert, das den verschlüsselten Schlüssel (ohne einen dem Geheimnis zugeordneten öffentlichen Schlüssel) entschlüsseln kann. In einem Beispiel verwendet symmetrische Verschlüsselung die Stammfunktion Advanced Encryption Standard, AES.
Schließlich stellt die Zugangssteuerung 102 der Kryptografiemaschine 106 (in diesem Beispiel über den Datenanschluss 103) den kryptografischen Schlüssel bereit, um die in dem Speichermedium 105 der DSD 100 gespeicherten verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten zu entschlüsseln. Wie vorstehend erwähnt, stellt die Zugangssteuerung 102, nachdem die Zugangssteuerung 102 den kryptografischen Schlüssel berechnet hat, den kryptografischen Schlüssel dem Datenanschluss 103 im Klartext bereit, und der Datenanschluss 103 gibt den SECURITY SET PASSWORD-Befehl an die Kryptografiemaschine 106 einschließlich des kryptografischen Schlüssels aus.
Es sei angemerkt, dass, wenn auf das Entsperren der Vorrichtung Bezug genommen wird, sich dies auf den gesamten vorstehend beschriebenen Prozess beziehen kann, einschließlich der Aufforderung, der Antwort auf die Aufforderung und des Sendens des kryptografischen Schlüssels an die Kryptografiemaschine 106, um Klartext-Lesebefehle zu ermöglichen, die von dem Host-Computersystem ausgegeben werden. In anderen Beispielen werden die Aufforderung und die Antwort auf die Aufforderung als Teil eines separaten Verbindungs'-Schritts betrachtet. In dem folgenden Schritt ,Entsperren‛ sendet die Zugangssteuerung 102 dann den kryptografischen Schlüssel an den Datenanschluss 103, um Zugriff auf die Benutzerinhaltsdaten zu ermöglichen.
Abgesehen davon sei angemerkt, dass es einem Angreifer möglich sein kann, die Schlüsselübertragung von der Zugangssteuerung 102 zum Datenanschluss 103 und dann zur Kryptografiemaschine 106 abzuhören. Die Übertragung des Schlüssels erfolgt jedoch nicht über ein öffentliches Netz, sodass es für dieses Abhören erforderlich wäre, Zugang zu der entsperrten DSD zu erhalten und diese zu demontieren, ohne die DSD 100 stromlos zu machen. Dieses Szenario kann als Bedrohung verworfen werden, da die Benutzerinhaltsdaten in diesem Szenario ohnehin in dem Host-Computersystem 104 verfügbar sind. Mit anderen Worten, während die DSD 100 verbunden und entsperrt ist, stehen Daten dem rechtmäßigen Benutzer und dem Angreifer zur Verfügung. Nachdem der Benutzer jedoch die DSD vom Host-Computersystem 104 trennt, ist dieser Abhörangriff nicht mehr möglich. Dieser Angriff wird daher nicht weiter in Betracht gezogen.
Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass, nachdem die Kryptografiemaschine 106 den kryptografischen Schlüssel empfangen hat, das Host-Computersystem 104 gewöhnliche READ SEGMENT-Befehle ausgeben und transparent auf die verschlüsselten Daten zugreifen kann, ohne dass ein wahrnehmbarer Unterschied zum Zugreifen auf eine unverschlüsselten Vorrichtung besteht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Kryptografiemaschine Hardware-Kryptografiemodule aufweist, um eine Verschlüsselung und Entschlüsselung mit oder oberhalb der Lese- und Schreibgeschwindigkeit des Speichermediums 105 und/oder des Datenanschlusses 103 zu ermöglichen. Der Benutzer kann jedoch die DSD 100 trennen, um sie zu sperren. Auf diese Weise kann die DSD 100 durch den Benutzer an unsichere Stellen getragen werden, an denen die DSD 100 verloren gehen oder gestohlen werden kann; es ist jedoch für eine andere Person sehr schwierig, die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten, die in dem Speichermedium 105 gespeichert sind, zu entschlüsseln. Wenn der Benutzer im Besitz der DSD bleibt, kann der Benutzer diese mit einem zweiten Host-Computersystem 116 verbinden, die DSD 100 bequem mit seiner autorisierten Vorrichtung 111 (z. B. Telefon) entsperren und ohne weiteres auf die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten zugreifen, die in dem Speichermedium 105 gespeichert sind.
Aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit kann der Datenanschluss 103 so konfiguriert sein, dass, wenn die DSD gesperrt ist, sie sich bei dem Host-Computersystem 104 als Massendatenspeicher mit nicht vorhandenem Speichermedium registriert, ähnlich einem SSD-Kartenleser ohne eingesteckte Karte. Nachdem die autorisierte Vorrichtung 111 mit der DSD 100 verbunden und die DSD 100 entsperrt ist, schaltet der Datenanschluss 103 auf das vorhandene Speichermedium um, ähnlich einem Kartenleser, in den eine SSD-Karte eingeführt wurde. Bei einer solchen Konfiguration würde vermieden, dass durch das Betriebssystem des Host-Computersystems 104 Warnungen darüber generiert werden, dass die Daten nicht zugänglich sind oder der Zugriff verweigert wird. Vielmehr würde die gesamte Benutzerinteraktion von der auf der autorisierten Vorrichtung installierten App durchgeführt, die vollständig vom Hersteller der DSD gesteuert wird, sodass die Benutzererfahrung optimiert werden kann. Wie in 1 gezeigt, können weitere Mobiltelefone vorhanden sein, die als autorisierte Vorrichtungen 117 und 118 fungieren.
Beacons und Schlüsselanhänaer
Unter erneuter Betrachtung von 1 ist zu erkennen, dass es weitere Vorrichtungen gibt, wie die Beacons 120 und den Schlüsselanhänger 121. Diese Vorrichtungen können auch als „autorisierte Vorrichtungen“ angesehen werden, da sie im Wesentlichen wie die autorisierte Vorrichtung 111 arbeiten können. Vor der erstmaligen Registrierung durch die Managervorrichtung 110 werden diese Vorrichtungen als „zu autorisierende Vorrichtung“ bezeichnet. Wenn hierin auf eine „Benutzervorrichtung“ Bezug genommen wird (womit hauptsächlich das Mobiltelefon 111 vor der erstmaligen Registrierung beschrieben wird), gilt dies auch für die Beacons 120 und den Schlüsselanhänger 121, sofern nichts anderes angegeben ist, wie in Fällen, in denen eine Benutzereingabe erforderlich ist. Für die Beacons 120 und den Schlüsselanhänger 121 ist auch deren eigener privater Schlüssel sicher gespeichert, sodass sie auf eine Aufforderung antworten können, die für einen Beacon oder einen Schlüsselanhänger spezifisch ist. Da jedoch die Beacons 120 und der Schlüsselanhänger 121 keinen Benutzereingang haben, kann sich die Einleitung der Kommunikation etwas anders gestalten. Insbesondere können der Beacon 120 und der Schlüsselanhänger 121 periodisch Advertisements senden, um ihre Existenz auszustrahlen, und die DSD 100 initiiert dann die Kommunikation mit dem Beacon 120 und/oder dem Schlüsselanhänger 121, wodurch diese aufgefordert werden, ihren öffentlichen Transportschlüssel zu senden. Dies steht im Gegensatz zu der autorisierten Vorrichtung 111, die den öffentlichen Transportschlüssel an die DSD 100 sendet, um die Kommunikation zu initiieren.
In weiteren Beispielen befinden sich die Beacons 120 in einem deaktivierten Zustand, wenn sie eingeschaltet werden, und müssen von einer Managervorrichtung 110 oder einer autorisierten Vorrichtung 111 aktiviert werden. Diese Aktivierung kann einem ähnlichen Prozess folgen wie das Entsperren der DSD 100. Das heißt, die Managervorrichtung 110 oder die autorisierte Vorrichtung 111 oder beide werden bei jedem Beacon 120 mit ihren öffentlichen Transportschlüsseln registriert und antworten auf eine Aufforderung, wie hierin beschrieben. Somit kann eine Vorrichtung als Managervorrichtung oder autorisierte Vorrichtung bei einem von den Beacons 102 und/oder dem Schlüsselanhänger 121 registriert sein, ohne bei der DSD 100 selbst registriert zu sein. Wenn die Antwort auf die Aufforderung gültig ist, entsperren dann die Beacons 120 die DSD 100. In noch einem weiteren Beispiel werden die Beacons 120 bei einander registriert, sodass die Managervorrichtung 110 und/oder die autorisierte Vorrichtung 111 nur einen der Beacons 120 aktivieren muss und die übrigen Beacons automatisch aktiviert werden. Mit anderen Worten ,verbreitet‛ sich die Aktivierung über das Beacon-Netzwerk, solange sich die Beacons innerhalb ihrer gegenseitigen Reichweite befinden.
Es sei angemerkt, dass die einzige Information, die die autorisierten Vorrichtungen 111, 117, 118, 120 und 121 der Managervorrichtung 110 zum Registrieren zur Verfügung stellen, ein öffentlicher Schlüssel für jede Vorrichtung ist. Mit anderen Worten stellt jede Vorrichtung ihren eigenen öffentlichen Schlüssel bereit, der einem privaten Schlüssel entspricht, der sicher in dieser Vorrichtung gespeichert ist. Wenn daher ein Angreifer die anfängliche Kommunikation zwischen einer der Vorrichtungen 111, 117, 118, 120 und 121 und der Managervorrichtung 110 abfängt, ist die einzige Information, die der Angreifer erhalten kann, der öffentliche Schlüssel. Wie der Name sagt, ist der öffentliche Schlüssel nicht geheim und kann allgemein bekannt sein. Der Angreifer hat daher keinen Vorteil erlangt. Weiterhin kann die Managervorrichtung 110 den öffentlichen Schlüssel nicht verwenden, um Zugriff auf irgendetwas anderes im Zusammenhang mit den autorisierten Vorrichtungen zu erlangen. Beispielsweise kann die Managervorrichtung keine anderen Datenspeichervorrichtungen entschlüsseln oder entsperren, bei denen die autorisierte Vorrichtung von anderen Managervorrichtungen registriert wurde.
Die Zugangssteuerung 102 empfängt die öffentlichen Schlüssel der autorisierten Vorrichtungen von der Managervorrichtung 110 und generiert Autorisierungsdaten. Die Zugangssteuerung 102 speichert die Autorisierungsdaten in dem Konfigurationsspeicher 115, während sie darauf wartet, dass sich die autorisierte Vorrichtung erstmalig verbindet. Bei der ersten Verbindung führt die Zugangssteuerung 102 eine Aufforderung-Antwort der autorisierten Vorrichtung durch und aktualisiert bei Erfolg die Autorisierungsdaten, um anzugeben, dass die autorisierte Vorrichtung nun vollständig registriert ist. Dieser erste Verbindungsprozess wird hierin als „Neuanmeldung“ bezeichnet, und Details zum Generieren der Autorisierungsdaten und der Neuanmeldung werden im Folgenden bereitgestellt.
Kryptografie mit elliptischen Kurven
In einem Beispiel basiert die durch die DSD 100 generierte und an die autorisierte Vorrichtung 111 gesendete Aufforderung auf Kryptografie mit elliptischen Kurven. Dies bietet die Vorteile kürzerer Schlüssel, was zu einer effizienteren Kommunikation und Speicherung führt. Weiterhin stellen eine große Anzahl von derzeit auf dem Markt befindlichen Telefonen eine dedizierte Funktionalität der Kryptografie mit elliptischen Kurven innerhalb eines sicheren Hardwaremoduls bereit. Das sichere Hardwaremodul speichert die privaten Schlüssel des Benutzers sicher und führt kryptografische Stammfunktionen innerhalb des sicheren Hardwaremoduls durch, ohne dass der Schlüssel das sichere Hardwaremodul verlässt und an einen Universal-Prozessorkern gesendet wird, wo der Schlüssel einem Angriff wegen unbefugten Abrufs ausgesetzt sein kann. In einer Ausführungsform schließt das sichere Hardwaremodul einen separaten Prozessor ein, der seinen eigenen Mikrokernel ausführt, auf den das Betriebssystem oder Programme, die auf dem Telefon laufen, nicht direkt zugreifen können. Das sichere Hardwaremodul kann auch einen nichtflüchtigen Speicher einschließen, der verwendet wird, um private 256-Bit-Schlüssel mit elliptischer Kurve zu speichern. In einer Ausführungsform ist das sichere Hardwaremodul ein Secure Enclave-Coprozessor, der auf einigen Apple-Vorrichtungen verfügbar ist.
Autorisierter Vorrichtunasdatensatz
2a und 2b veranschaulichen einen Abschnitt des Konfigurationsspeichers 115 zu verschiedenen Zeiten gemäß einer Ausführungsform. Genauer gesagt, veranschaulichen 2a und 2b beide einen Datensatz 201 im Konfigurationsspeicher 115, der einer von mehreren autorisierten Vorrichtungen zugeordnet ist und hierin als „Autorisierungsdaten“ bezeichnet wird. 2a veranschaulicht den Datensatz 201 vor der Neuanmeldung der autorisierten Vorrichtung, die dem Datensatz 201 zugeordnet ist. 2b veranschaulicht den Datensatz 201 nach der Neuanmeldung der autorisierten Vorrichtung, die dem Datensatz 201 zugeordnet ist.
Weitere Datensätze für weitere autorisierte Vorrichtungen sind schematisch als leere gestrichelte Zellen angegeben, werden jedoch nicht näher betrachtet, da sie ähnlich wie der Datensatz 201 arbeiten. Insbesondere weist jeder weitere Datensatz Autorisierungsdaten auf, die von der Zugangssteuerung 102 als Antwort auf das Empfangen eines öffentlichen Schlüssels einer Benutzervorrichtung von der Managervorrichtung 110 generiert und dann während der ersten Verbindung der Benutzervorrichtung aktualisiert werden (dann „autorisierte Vorrichtung“). Der Einfachheit halber wird die Datenstruktur des Konfigurationsspeichers 115 als eine ‚Tabelle‛ bezeichnet, die einen oder mehrere ,Datensätze‛ aufweist, wobei sich jeder Datensatz auf eine registrierte autorisierte Vorrichtung bezieht und jeder Datensatz mehrere Felder aufweist. Es wird jedoch angemerkt, dass andere Datenstrukturen verwendet werden können, wie JavaScript Object Notation (JSON), Extensible Markup Language (XML), binäre Formate usw. In einem Beispiel hat jeder Eintrag eine feste Länge und die Tabelle hat eine feste Anzahl von Zeilen (d. h. Einträgen). Innerhalb dieser Offenbarung kann ein ,Datensatz‛ auch als eine ,Zeile‛ oder ein ,Eintrag‛ bekannt sein.
Der Datensatz 201 weist ein Feld für einen Vorautorisierungsschlüssel 202a auf, der verwendet wird als Antwort darauf, dass sich die autorisierte Vorrichtung 111 erstmals mit der DSD 100 verbindet. Während dieser ersten Verbindung führt die Zugangssteuerung 102 eine Anzahl von Schritten durch, die als „Neuanmeldung“ bezeichnet werden, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Der Vorautorisierungsschlüssel 202a wird aus der Kennung (z. B. dem öffentlichen Transportschlüssel) der autorisierten Vorrichtung 111 generiert. Zum Beispiel kann die Zugangssteuerung 102 den Vorautorisierungsschlüssel 202a durch Anwenden einer Schlüsselableitungsfunktion unter Verwendung der x-Koordinate des öffentlichen Transportschlüssels als Eingangsparameter zusammen mit einem Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung als Salt-Wert auf die Ableitungsfunktion generieren. Der Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung kann eine Pseudozufallszahl (z. B. mit 16 Bytes) sein, die in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert ist, und kann verwendet werden, um Daten in Zertifikaten der autorisierten Vorrichtung zu verschlüsseln, sodass nur die ausgebende DSD 100 die Informationen wiederherstellen kann.
An dieser Stelle kann gesagt werden, dass die in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeicherten Datensätze durch den Vorautorisierungsschlüssel 202a basierend auf einer Kennung der autorisierten Vorrichtung (z. B. dem öffentlichen Transportschlüssel) indiziert werden. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, kann der Index des Datensatzes 201 während der Neuanmeldung in einem Zertifikat als Slot-Nummer gespeichert werden. Dementsprechend kann bei der Neuanmeldung der Vorautorisierungsschlüssel 202a, der einen Autorisierungsdatensatzindex bildet, durch einen Zufallswert 202b ersetzt werden, um die konfigurierte DSD auch bei Besitz des öffentlichen Transportschlüssels von einer neuen Vorrichtung aus dem Werk ununterscheidbar zu machen.
Der Datensatz 201 weist weiterhin ein Feld für eine erste Kopie eines Metadaten-Verpackungsschlüssels (MWK) 203 und eines Vorautorisierungs-Metadaten-Verpackungsschlüssels (PMWK) 214, auf. Einige Felder im Datensatz 201 sind verschlüsselt, was durch doppelt umrandete Zellen angegeben wird, wobei die Zellen mit einfachen Blocklinien innerhalb der doppelt umrandeten Zellen die ,Nutzdaten‛, wie beispielsweise den Metadaten-Verpackung-Schlüssel 203 und den Vorautorisierungs-Metadaten-Verpackung-Schlüssel 214 angeben. Der entsprechende Verschlüsselungsschlüssel, mit dem die Nutzdaten verschlüsselt werden, ist unten an der doppelt umrandeten Zelle vermerkt. So ist zum Beispiel der Metadaten-Verpackungsschlüssel 203 durch einen Metadatenschlüssel der autorisierten Vorrichtung (ADMK) 204 verschlüsselt. Es sollte angemerkt werden, dass jede Verschlüsselungszelle eine zusätzliche Nonce aufweisen kann, die mit den Nutzdaten verkettet ist. Dadurch ist gewährleistet, dass der verschlüsselte Eintrag auch bei Besitz der verschlüsselten Daten, wie beispielsweise des öffentlichen Transportschlüssels der autorisierten Vorrichtung, nicht von Zufallsdaten unterschieden werden kann.
Der Datensatz 201 weist weiterhin ein Feld für Metadaten der autorisierten Vorrichtung (ADM) 205 auf, die eine Verkettung eines Vorrichtungstyps 206 (z. B. Wiederherstellungsschlüssel, Schlüsselanhänger, Beacon, Telefon, Computer, Uhr usw.), eine Rolle der Vorrichtung 207 (z. B. Manager oder Benutzer), ein Name der Vorrichtung 208 (z. B. „Johns Telefon“), ein öffentlicher Transportschlüssel 209, Entsperrschlüsselmetadaten 210 (z. B. Schlüsselbeschränkungen, ob Fingerabdruck, PIN oder keine Entsperrung erforderlich ist), ein kurzlebiger öffentlicher Schlüssel 211 und ein öffentlicher Entsperrschlüssel 212b sind. In einer Ausführungsform ist der kurzlebige öffentliche Schlüssel 211 ein öffentlicher Schlüssel mit elliptischer Kurve, der aus einem zufallsbasierten kurzlebigen privaten Schlüssel mit elliptischer Kurve (EPK) unter Verwendung einer Primitive ECC-PUB (EUK) der Kryptografie mit elliptischer Kurve (ECC) generiert wird. Der kurzlebige private Schlüssel wird nicht in dem Konfigurationsspeicher 115 oder in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeichert, sondern nach dem Erstellen des kurzlebigen öffentlichen Schlüssels verworfen. Dies bedeutet, dass der kurzlebige private Schlüssel nicht in dem nichtflüchtigen Speicher, sondern nur in dem flüchtigen Speicher gespeichert wird. Dadurch führt ein Herunterfahren des Speichers zu einem vollständigen und nicht wiederherstellbaren Verlust (z. B. Zerstörung) des kurzlebigen privaten Schlüssels. Der öffentliche Entsperrschlüssel 212b entspricht einem privaten Entsperrschlüssel, der in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeichert ist, und von der autorisierten Vorrichtung 111 generiert und der Zugangssteuerung 102 während der Neuanmeldung bereitgestellt wird.
Die Metadaten der autorisierten Vorrichtung (verkettet mit einer weiteren Nonce) werden durch den Metadaten-Verpackungsschlüssel (MWK) 213 verschlüsselt, der ebenfalls unter 203 in verschlüsselter Form gespeichert ist. Der Hauptzweck des Speicherns des verschlüsselten Metadaten-Verpackungsschlüssels 203 im Eintrag 201 besteht darin, es einem Managerbenutzer, der Zugriff auf den Metadatenschlüssel der autorisierten Vorrichtung 204 hat, zu ermöglichen, auf die verschlüsselten Metadaten 205 der autorisierten Vorrichtung zuzugreifen. Wenn der Metadaten-Verpackungsschlüssel für den Manager nicht zugänglich wäre, wäre der Manager nicht in der Lage, von der DSD 100 Informationen darüber abzurufen, welche autorisierten Vorrichtungen derzeit registriert sind. In einem Beispiel ist der Metadatenschlüssel 204 der autorisierten Vorrichtung ein einzelner Schlüssel für alle autorisierten Vorrichtungen und wird durch einen Managerschlüssel verschlüsselt gespeichert. Der Managerschlüssel kann ein Pseudozufallswert (z. B. 32 Bytes) sein und von der Zugangssteuerung 102 als Antwort auf das Löschen des Speichermediums 105 generiert werden. Der Managerschlüssel wird für jede gepaarte Managervorrichtung 110/114 verschlüsselt und gespeichert.
Der Datensatz 201 weist weiterhin ein Feld für eine zweite Kopie der Rolle 220 der Vorrichtung auf, die mit einem Benutzerschlüssel 221 und einer zweiten Kopie des Metadaten-Verpackungsschlüssels 222 verkettet ist. Es ist anzumerken, dass sowohl die Rolle 207/220 als auch der Metadaten-Verpackungsschlüssel 203/222 in zwei Kopien gespeichert sind, die identisch sind, jedoch mit unterschiedlichen Schlüsseln verschlüsselt sind. Der Zweck des Speicherns von zwei Kopien der Rolle 207/220 besteht darin, es der Zugangssteuerung 102 zu ermöglichen, die Rolle sowohl während der Verbindung (als Antwort darauf, dass die Metadaten der autorisierten Vorrichtung entschlüsselt werden) als auch während des Entsperrens (als Antwort darauf, dass der Benutzerschlüssel 221 entschlüsselt wird) zu verifizieren. Der Zweck des Speicherns der ersten Kopie des Metadaten-Verpackungsschlüssels 203 besteht darin, sie einer Managervorrichtung bereitzustellen, die Zugriff auf den Metadatenschlüssel der autorisierten Vorrichtung hat. Der Zweck der zweiten Kopie des Metadaten-Verpackungsschlüssels 222 besteht darin, ihn einer vorautorisierten Vorrichtung während des Neuanmeldungsschritts bereitzustellen, der als Antwort auf die erste Verbindung der autorisierten Vorrichtung 111 mit der DSD 100 erfolgt. Die verketteten Werte 220, 221, 222 werden zusammen durch ein kurzlebiges Entsperrgeheimnis (Ephemeral Unlock Secret, EUS) 223 verschlüsselt, das ursprünglich durch ein Diffie-Hellman-Verfahren unter Verwendung des kurzlebigen privaten Schlüssels entsprechend dem kurzlebigen öffentlichen Schlüssel 211 und dem entsperrenden öffentlichen Schlüssel 212b generiert wird. Das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 kann unter Verwendung des kurzlebigen öffentlichen Schlüssels 211 und eines zugeordneten privaten Entsperrschlüssels, der in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeichert ist und dem öffentlichen Entsperrschlüssel 212b entspricht, wiederhergestellt werden. Mit anderen Worten wird das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 während des Neuanmeldungsschritts generiert, der als Antwort auf die erste Verbindung der autorisierten Vorrichtung 111 mit der DSD 100 stattfindet. Das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 wird von der Zugangssteuerung 102 unter Verwendung des kurzlebigen privaten Schlüssels und des öffentlichen Entsperrschlüssels 212b generiert. Es sei angemerkt, dass der kurzlebige private Schlüssel selbst nicht gespeichert ist, aber dennoch das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 wie vorstehend beschrieben wiederhergestellt werden kann. Das bedeutet, der Benutzerschlüssel 221 ist basierend auf der Antwort von der autorisierten Vorrichtung entschlüsselbar. Es sei angemerkt, dass der Benutzerschlüssel 221 für alle autorisierten Vorrichtungen identisch ist und zum Entschlüsseln von Benutzerinhaltsdaten verwendet werden kann. Dies bedeutet nicht notwendigerweise, dass der Benutzerschlüssel selbst die Benutzerinhaltsdaten entschlüsselt. Es können weitere Schlüssel vorhanden sein, die der Benutzerschlüssel entschlüsselt, und der finale Schlüssel entschlüsselt die Benutzerinhaltsdaten. Die Formulierungen „Verwenden eines Schlüssels zum Entschlüsseln von Benutzerinhaltsdaten“ und „Ermöglichen einer Entschlüsselung der Benutzerinhaltsdaten“ beziehen sich auf eine indirekte Verschlüsselung über mehrere Schlüssel in einer Kette. Im Gegensatz dazu bezieht sich „der Schlüssel entschlüsselt die Daten“ auf eine direkte Entschlüsselung der Daten mit dem Schlüssel, wie Modulo-Multiplikation der verschlüsselten Daten durch den Schlüssel. Hier wird der Benutzerschlüssel 221 zur indirekten Entschlüsselung der Daten verwendet und kann Ausgangspunkt einer Kette von Schlüsseln sein, die sequentiell entschlüsselt werden, bis schließlich die Kette bei dem Schlüssel endet, der die Benutzerinhaltsdaten entschlüsselt. Während in den meisten hierin offenbarten Beispielen das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 den Benutzerschlüssel 221 entschlüsselt, ist es auch möglich, dass der kryptografische Schlüssel auf andere Weise aus der Antwort auf die Aufforderung abgeleitet wird. Zum Beispiel kann die Antwort auf die Aufforderung direkt als kryptografischer Schlüssel verwendet werden, der die Benutzerinhaltsdaten entschlüsselt.
Diese Zuordnung von Schlüsseln und Metadaten ermöglicht eine Konfiguration, bei der die gesamten Konfigurationsinformationen über autorisierte Vorrichtungen, Managervorrichtungen und andere Aspekte in der DSD 100 selbst gespeichert sind. Die autorisierten Vorrichtungen benötigen jedoch einen in der jeweiligen autorisierten Vorrichtung gespeicherten Schlüssel, um die DSD 100 zu entsperren. Wenn ein nicht registrierter Benutzer ohne Zugriff auf Schlüssel auf die gesamte Konfiguration der Vorrichtung zugreifen möchte, wie beispielsweise eine Liste registrierter Vorrichtungen abrufen möchte, müsste der nicht registrierte Benutzer nur den Wiederherstellungsschlüssel als Managervorrichtung registrieren, um Zugriff auf den Managerschlüssel zu erhalten. Die DSD 100 kann dann den gesamten Inhalt des Konfigurationsspeichers 115 unter Verwendung des Managerschlüssels der neuen Managervorrichtung zur Verfügung stellen. Weiterhin können zwei Managervorrichtungen vorhanden sein, und beide können autorisierte Vorrichtungen registrieren oder entfernen. Die andere Managervorrichtung wäre in der Lage, Konfigurationsaktualisierungen zu erhalten, indem sie eigene Datensätze mit den in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeicherten Daten synchronisiert. In einigen Beispielen ist die DSD 100 dazu konfiguriert, Datensätze 201 aller autorisierten Vorrichtungen zu löschen (aber nicht die Benutzerinhaltsdaten oder den Benutzerschlüssel 221 zu löschen, die als eine weitere Kopie in verschlüsselter Form in dem Konfigurationsspeicher 115 getrennt von dem Eintrag 201 und anderen Einträgen gespeichert sein können), wenn der Wiederherstellungsschlüssel verwendet wird, um Zugriff zu erhalten, was aber eine Richtlinienentscheidung ist.
3 veranschaulicht den Steuerungsablauf 300 zwischen einer autorisierten Vorrichtung 111, die bei der DSD 100 neu angemeldet wurde, und einer Zugangssteuerung 102 gemäß einer Ausführungsform. Zuerst initiiert die autorisierte Vorrichtung 111 ein Verbindungsverfahren, indem es ihren öffentlichen Transportschlüssel sendet 301. Dieser Schritt kann von einem Angreifer leicht erneut ausgeführt werden. Die Zugangssteuerung 102 antwortet 302 dann mit einer Anforderung nach einem Zertifikat und als Antwort auf diese Anforderung sendet 303 die autorisierte Vorrichtung 111 ein Zertifikat, das zuvor von der Zugangssteuerung 102 durch den Neuanmeldungsprozess erhalten wurde.
Zertifikat
4 veranschaulicht ein Zertifikat 400, das von der Datenspeichervorrichtung 100 an die autorisierte Vorrichtung 111 während der Neuanmeldung der autorisierten Vorrichtung 111 bei der Datenspeichervorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform ausgegeben wird. Die autorisierte Vorrichtung 111 sendet eine Kopie des Zertifikats 400 an die DSD 100, um die DSD 100 während des Entsperrschritts zu entsperren.
In diesem Beispiel weist das Zertifikat 400 mehrere Typ-Längen-Wert-Felder (TLV-Felder) auf, wobei der Typ-Wert die Art des Felds angibt, das Teil des Zertifikats ist, Länge die Größe des Wert-Felds (in der Regel in Bytes) ist und Wert eine Serie von Bytes variabler Größe ist, die Daten für diesen Teil des Zertifikats enthält.
Das Zertifikat 400 beginnt mit einem TLV-Atom, das den Typ des folgenden Zertifikats angibt. Dies wird als Zertifikatsrolle 401 bezeichnet und weist einen 2 Byte-Wert auf, um anzugeben, dass es sich um ein Zertifikat der autorisierten Vorrichtung handelt.
Das Zertifikat 400 gehört zu einer Zertifikatskette. Die Zugangssteuerung 102 verwendet die Kette, um das Zertifikat 400 zu validieren und zu authentifizieren. Um anzugeben, zu welcher Kette das Zertifikat 400 gehört, verfügt das Zertifikat 400 über eine 4 Byte Stamm-Zertifikatskennung (ID) 402. Die Zertifikatskennung jedes Zertifikats in der Zertifikatskette ist gleich. Zertifikatskennungen, die nicht übereinstimmen, geben ein ungültiges Zertifikat an. In einem Beispiel gibt eine Stamm-Zertifikatskennung an, ob die Zertifikatskette eine Produktions- oder eine Entwicklungszertifizierungskette ist. In anderen Beispielen können andere Gruppen durch jeweilige Zertifikatskennungen angegeben werden.
Das Zertifikat 400 weist weiterhin einen 1-Byte-Indikator für die Zertifikatstiefe 403 auf. Die Tiefe eines Zertifikats ist definiert als sein Abstand von dem Stammzertifikat innerhalb seiner Zertifikatskette. Das Stammzertifikat ist so definiert, dass es eine Tiefe von Null aufweist. Wenn eine gegebene Zertifikatskette verarbeitet wird, werden die Tiefenfelder validiert, um die Integrität der Kette sicherzustellen.
Das Zertifikat 400 weist auch einen öffentlichen Transportschlüssel 404 auf (z. B. gemäß der elliptischen Kurve des National Institute of Standards and Technology (NIST) P-256) für das 64 Byte-Zertifikat). Jedes Zertifikat wird über einen öffentlichen Transportschlüssel bezeichnet/indiziert. Jeder Typ von öffentlichem Schlüssel weist seinen dedizierten Tag-Typ auf. Das heißt, der Tag-Typ bezeichnet die Chiffrier-Abfolge, die zum Generieren des öffentlichen Transportschlüssels verwendet wird, wie beispielsweise die Chiffrier-Abfolge P-256.
Das Zertifikat 400 weist weiterhin ein Datenfeld 405 auf (nachstehend erläutert) und wird über eine Signatur 406 authentifiziert. Die Zugangssteuerung 102 empfängt das Zertifikat 400 und validiert die Signatur, bevor sie einem der Inhalte des Zertifikats vertraut oder diesen verwendet. Um die Signaturvalidierung zu ermöglichen, wird der öffentliche Schlüssel 407 des 64 Byte-Unterzeichners als Teil des Zertifikats bereitgestellt. Die Signatur 406 selbst hat eine Länge von 64 Bytes und wird über alle früheren TLVs 401-405, 407 berechnet, die sich innerhalb des Zertifikats befinden, unabhängig davon, ob sie von der Implementierung erkannt werden oder nicht. Insbesondere wird die Signatur 406 aus einem Hash der Zertifikatdaten abgeleitet. Die spezifischen Daten, die signiert werden, sind zertifikatabhängig, enthalten jedoch alle TLVs, die verwendet werden, um das Zertifikat darzustellen, einschließlich TLVs, die nicht erkannt werden. Der zur Generierung der Signatur verwendete Schlüssel ist ein logischer Identitätsschlüssel und ist dem öffentlichen Signierschlüssel 407 zugeordnet.
Das Datenfeld 405 weist die Slot-Nummer 410 auf, die den Index des Datensatzes 201 im Konfigurationsspeicher 115 bezeichnet. Das Datenfeld 405 weist auch eine weitere Kopie des Metadaten-Verpackungsschlüssels 411 auf (zusätzlich zu den beiden in 2a gezeigten Kopien). Das Datenfeld 405 wird mit dem Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung (ADSK) 412, der ein im Konfigurationsspeicher 115 gespeicherter 16 Byte Pseudozufallswert ist, verschlüsselt und zur Verschlüsselung von Daten in Zertifikaten der autorisierten Vorrichtung verwendet, sodass nur die ausgebende DSD 100 die Informationen wiederherstellen kann.
Entsperren der Datenspeichervorrichtung
Wenn wiederum in Bezug auf 3 die autorisierte Vorrichtung 111 die DSD 100 entsperren möchte, sendet 303 die autorisierte Vorrichtung 111 das Zertifikat 400, das den verschlüsselten Metadaten-Verpackungsschlüssel (MWK) 213/411 enthält, an die Zugangssteuerung 102. Das Zertifikat 400 enthält auch die Slot-Nummer 410, die ein Index des Datensatzes 201 im Konfigurationsspeicher 115 ist.
Die Zugangssteuerung 102 verwendet den Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung, der im Konfigurationsspeicher 115 gespeichert ist, um das Datenfeld 405 zu entschlüsseln 304 und die Slot-Nummer und den Metadaten-Verpackungsschlüssel zu extrahieren. Die Zugangssteuerung 102 fragt dann den Konfigurationsspeicher 115 ab, um den entsprechenden Datensatz 201 aus dem Konfigurationsspeicher 115 zu lesen 305, und entschlüsselt 306 die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 unter Verwendung des Metadaten-Verpackungsschlüssels. Daraus ergibt sich der kurzlebige öffentliche Schlüssel 211, der auch als Kennung der autorisierten Vorrichtung bezeichnet werden kann, da er die autorisierte Vorrichtung eindeutig identifiziert, da der kurzlebige öffentliche Schlüssel 211 einem nur in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeicherten privaten Entsperrschlüssel kryptografisch zugeordnet ist. Die Zugangssteuerung 102 kann zusätzliche Prüfungen 307 durchführen, wie Validieren, dass der öffentliche Transportschlüssel 209, der in den Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 enthalten ist, mit dem öffentlichen Transportschlüssel 404 übereinstimmt, der im Zertifikat 400 präsentiert wird. Weiterhin validiert die Zugangssteuerung 102 die Rolle 401 gegenüber dem gültigen Satz von Werten und ordnet die Rolle der Verbindung zu. Dies bedeutet, dass die Zugangssteuerung 102 während der Verbindungsdauer die aktuelle Rolle (autorisierte Vorrichtung oder Managervorrichtung) kennt. Zum Beispiel speichert die Zugangssteuerung 102 einen Parameterwert in einem flüchtigen Speicher, der die Rolle 401 angibt, die in dem Zertifikat bereitgestellt wird. Wenn eine der vorangegangenen Überprüfungen fehlschlägt, gilt die autorisierte Vorrichtung als widerrufen und es wird ein diesbezüglicher Fehler ausgegeben. Andernfalls gelingt der Verbindungsversuch und die Zugangssteuerung 102 sendet 308 eine Verbindungsbestätigungsnachricht an die autorisierte Vorrichtung 111.
In diesem Stadium ist die autorisierte Vorrichtung 111 verbunden und der Entsperrprozess beginnt 319, indem die autorisierte Vorrichtung 111 eine Entsperranforderung zum Zugriff auf die Steuerung 102 sendet 320. Die Entsperranforderung schließt den öffentlichen Entsperrschlüssel ein, der dem privaten Entsperrschlüssel zugeordnet ist, der in dem sicheren Hardwaremodul der autorisierten Vorrichtung gespeichert ist. Die Zugangssteuerung 102 stimmt den empfangenen öffentlichen Entsperrschlüssel mit dem öffentlichen Entsperrschlüssel 212b ab 321, der in dem Metadatensatz 205 der autorisierten Vorrichtung gespeichert ist. Als nächstes generiert 322 die Zugangssteuerung 102 einen neuen Verblendungswert (auch Entsperr-Verblendungsschlüssel (Unlock Blending Key, UBK) genannt), der im Wesentlichen ein kurzlebiger privater Skalar ist und zufallsbasiert generiert wird.
Der Zugangssteuerung 102 generiert dann die Aufforderung basierend auf der Kennung der autorisierten Vorrichtung (z. B. kurzlebiger öffentlicher Schlüssel 211) multipliziert mit dem Entsperr-Verblendungsschlüssel (UBK). Insbesondere multipliziert 323 die Zugangssteuerung 102 den kurzlebigen öffentlichen Schlüssel 211 mit dem Entsperr-Verblendungsschlüssel, wobei die vollen X- und Y-Koordinaten des Ergebnisses zurückgegeben werden, wobei angemerkt wird, dass diese Operation auf einer elliptischen Kurve durchgeführt wird. Die Zugangssteuerung 102 sendet 324 dann die X- und Y-Koordinaten als Aufforderung an die autorisierte Vorrichtung 111. An dieser Stelle sei angemerkt, dass diese Aufforderung auf der Kennung der autorisierten Vorrichtung 111 basiert, da der kurzlebige öffentliche Schlüssel ein Faktor bei der Multiplikation ist, die zu der Aufforderung führt. Es sei weiterhin angemerkt, dass für jede Entsperranforderung (d. h. 320) ein anderer Entsperr-Verblendungsschlüssel generiert wird, um „Man-in-the-middle“-Angriffe zu vermeiden.
Weiterhin berechnet 325 die Zugangssteuerung 102 die Inverse des Entsperr-Verblendungsschlüssels (UBK^-1). Die Zugangssteuerung 102 kann die Inverse des Entsperr-Verblendungsschlüssels berechnen, während sie auf eine Antwort von der autorisierten Vorrichtung 111 wartet.
Die autorisierte Vorrichtung 111 berechnet eine Antwort auf die Aufforderung, indem die Aufforderung mit dem privaten Entsperrschlüssel multipliziert 326 wird, der in dem sicheren Hardwaremodul der autorisierten Vorrichtung gespeichert ist und dem öffentlichen Entsperrschlüssel 212b entspricht, der in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert ist. Dabei kann es sich um die Ausführung einer kryptografischen Stammfunktion handeln, die vollständig innerhalb des sicheren Hardwaremoduls innerhalb der autorisierten Vorrichtung 111 ausgeführt werden kann. Die autorisierte Vorrichtung 111 sendet dann das Ergebnis in einer Antwortnachricht zurück 327. Die Zugangssteuerung 102 multipliziert 328 das zurückgegebene Ergebnis mit der Inversen des Entsperr-Verblendungsschlüssels, um das kurzlebige Entsperrgeheimnis (EUS) zu berechnen 223.
In mathematischer Notation stellt P den kurzlebigen öffentlichen Schlüssel dar, und k stellt den Entsperr-Verblendungsschlüssel dar, der in Schritt 322 in 3 erstellt wurde. Die Zugangssteuerung 102 berechnet 323 das Produkt k*P und sendet 324 es an die autorisierte Vorrichtung 111. Die autorisierte Vorrichtung 111 multipliziert 326 die Aufforderung mit dem privaten Entsperrschlüssel j, um j*k*P zu berechnen, und gibt das Ergebnis an die Steuerung 102 zurück 327. Die Zugangssteuerung 102 multipliziert 238 diese Antwort mit der Inversen des Entsperr-Verblendungsschlüssels k^-1, um k^-1*j*k*P zu berechnen, was aufgrund des kommutativen Charakters elliptischer Kurven gleich j*P ist (d. h. k^-1*j*k*P = k*k^-1*j*P = j*P).
Die Zugangssteuerung 102 verwendet dann j*P als kurzlebiges Entsperrgeheimnis (d. h. Schlüssel), um den Benutzerschlüssel 221 zu entschlüsseln 329. Das heißt, die Zugangssteuerung 102 verwendet das kurzlebige Entsperrgeheimnis, um den in der DSD 100 gespeicherten Benutzerschlüssel 221 zu entschlüsseln, der mit dem kurzlebigen Entsperrgeheimnis verschlüsselt ist. Insbesondere entschlüsselt 329 die Zugangssteuerung 102 den Benutzerschlüssel, der dann 330 einen „User Drive Key“, Benutzerlaufwerkschlüssel, entschlüsselt, der dann schließlich über TCG-Befehle an die Kryptografiemaschine 106 gesendet 331 wird. Das heißt, der Benutzerlaufwerkschlüssel kann von der Zugangssteuerung 102 unter Verwendung einer Schlüsselableitungsfunktion basierend auf dem Benutzerschlüssel generiert werden. Der Benutzerlaufwerkschlüssel ist der TCG-Autorisierungsnachweis, der verwendet wird, um die DSD 100 zu entsperren, und kann mit dem hierin beschriebenen „kryptografischen Schlüssel“ gleichgesetzt werden. Im Falle von Opal ist dies der Benutzer2-Autorisierungsnachweis.
Es sei angemerkt, dass die Zugangssteuerung das kurzlebige Entsperrgeheimnis bei der Neuanmeldung generiert, indem sie aus dem Ergebnis eines Elliptic Curve Diffie-Hellman Prozesses unter Verwendung des in der autorisierten Vorrichtung 111 gespeicherten privaten Entsperrschlüssels und des öffentlichen Entsperrschlüssels 212b einen symmetrischen Schlüssel ableitet. Der resultierende Schlüssel wird verwendet, um den Benutzerschlüssel 221 zu verschlüsseln, aber nicht in der DSD 100 gespeichert. Stattdessen generiert die Zugangssteuerung das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 jedes Mal erneut, wenn eine autorisierte Vorrichtung das Entsperren der DSD 100 anfordert, wie vorstehend beschrieben.
In einem weiteren Beispiel kann der private Entsperrschlüssel j in den vorstehenden Gleichungen durch ein Produkt des privaten Entsperrschlüssels durch einen aus einer Passphrase abgeleiteten Wert ersetzt werden. Der private Entsperrschlüssel wäre zwar noch im sicheren Hardwaremodul der autorisierten Vorrichtung gespeichert, der private Entsperrschlüssel allein wäre jedoch nicht in der Lage, die in der DSD 100 gespeicherten Benutzerinhaltsdaten zu entschlüsseln. Stattdessen muss der Benutzer die Passphrase eingeben, um die Antwort auf die Aufforderung zu berechnen und diese Antwort zu senden 327. Dies würde einfach das vorstehende j durch das Produkt von j multipliziert mit dem Passphrasenwert ersetzen. Die DSD würde von dieser Änderung nichts mitbekommen, da das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 aus Sicht der Zugriffssteuerung 102 in gleicher Weise wie vorstehend generiert würde.
Registrierung
Wie vorstehend ausgeführt, gibt es drei Szenarien: Zuerst registriert die Managervorrichtung 110 eine Benutzervorrichtung 111 einmal als eine von mehreren autorisierten Vorrichtungen. Zweitens meldet sich die autorisierte Vorrichtung 111 einmal erneut bei der ersten Verbindung mit der Zugangssteuerung 102 an, um die Generierung der beteiligten Schlüssel abzuschließen. Drittens verbindet sich die autorisierte Vorrichtung 111 anschließend mit der Zugangssteuerung 102, um die DSD 100 zu entsperren. Dieses dritte Szenario kann mehrmals auftreten.
Während des Registrierungsszenarios, das von der Managervorrichtung 110 initiiert wird, empfängt die Zugangssteuerung 102 von der Managervorrichtung 110 einen öffentlichen Schlüssel, z. B. einen öffentlichen Transportschlüssel, der einem privaten Schlüssel entspricht, der in der Benutzervorrichtung 111 gespeichert ist. Als Antwort darauf erstellt die Zugangssteuerung 102 Autorisierungsdaten, wie durch den Datensatz 201 in 2a veranschaulicht.
Die Zugangssteuerung 102 generiert den Vorautorisierungsschlüssel 202a, der im Wesentlichen ein Index zum Auffinden des Datensatzes 201 ist. Der Vorautorisierungsschlüssel 202a wird durch eine Schlüsselgenerierungsfunktion unter Verwendung der x-Koordinate des empfangenen öffentlichen Transportschlüssels 209 und eines Salt-Wertes generiert. Der Salt-Wert kann ein Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung sein, der ein 16-Byte-Pseudozufallswert sein kann, der während des „Inbesitznahme“-Prozesses generiert wird, in dem Konfigurationsspeicher 115 gespeichert ist, und nicht mit der autorisierten Vorrichtung geteilt wird. Auf diese Weise kann der Salt nach jedem „Factory Reset“, Rücksetzen auf die Werkseinstellung, unterschiedlich sein, wie jedes Mal, wenn eine Managervorrichtung die DSD 100 in Besitz nimmt.
Das Erstellen der Autorisierungsdaten, die im Datensatz 201 gespeichert sind, weist weiterhin das Generieren des Metadaten-Verpackungsschlüssels 222 auf, beispielsweise durch Generieren eines 16-Byte-Pseudozufallswerts. Die Zugangssteuerung 102 speichert den Metadaten-Verpackungsschlüssel in Feld 222. Weiterhin generiert die Zugangssteuerung 102 das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 und verschlüsselt die Rolle 220 (z. B. „autorisierte Vorrichtung“), den Benutzerschlüssel 221 und den neuen Metadaten-Verpackungsschlüssel 222 mit dem kurzlebigen Entsperrgeheimnis 223. Dann generiert die Zugangssteuerung 102 aus dem kurzlebigen Entsperrgeheimnis 223 einen kurzlebigen öffentlichen Schlüssel 211 und verwirft das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223.
Neuanmeldung
Es sei daran erinnert, dass während des Registrierungsszenarios, das durch die Managervorrichtung 110 initiiert wird, die Zugangssteuerung 102 Autorisierungsdaten erstellt, wie in 2a veranschaulicht. Während des Neuanmeldungsszenarios, das durch das erstmalige Verbinden der autorisierten Vorrichtung 111 mit der Zugangssteuerung 102 der DSD 100 initiiert wird, ändert die Zugangssteuerung 102 den Datensatz 201, sodass die Metadaten der autorisierten Vorrichtung (ADM) 205 durch den Metadaten-Verpackungsschlüssel 213/222 verschlüsselt werden, der unter Verwendung des kurzlebigen Entsperrgeheimnisses 223 verschlüsselt wird.
Insbesondere werden, wenn sich eine vorautorisierte Vorrichtung erstmalig verbindet, die Metadaten der autorisierten Vorrichtung (ADM) 205 mit dem vorautorisierten Metadaten-Verpackungsschlüssel 216 verpackt (siehe 2a). Wenn sich die vorautorisierte Vorrichtung verbindet, führt die Zugangssteuerung 102 den Neuanmeldungsprozess durch. Im Rahmen der Neuanmeldung schließt die Zugangssteuerung 102 mit dem öffentlichen Transportschlüssel der vorautorisierten Vorrichtung eine „logische Entsperrung“ der Datenspeichervorrichtung ab. Nachdem dies durchgeführt ist, steht der Metadaten-Verpackung-Schlüssel (MWK) 222 verpackt durch das kurzlebige Entsperrgeheimnis (EUS) 223 zur Verfügung, und die Zugangssteuerung schreibt den Datensatz 201 unter Verwendung des Metadaten-Verpackung-Schlüssels (MWK) neu, um die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 zu verschlüsseln.
2a stellt den Datensatz 201 vor der Neuanmeldung der autorisierten Vorrichtung 111 dar. 2b stellt den Zustand des Datensatzes 201 dar, nachdem die Zugangssteuerung 102 den Neuanmeldungsprozess für die autorisierte Vorrichtung 111 abgeschlossen hat, und die autorisierte Vorrichtung 111 wird in die Lage versetzt, die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten zu entschlüsseln. Es sei angemerkt, dass Feld 212a in 2a den öffentlichen Transportschlüssel enthält, wie er von der Managervorrichtung 110 empfangen wird; Feld 212b in 2b enthält jedoch den öffentlichen Entsperrschlüssel, da der öffentliche Entsperrschlüssel vor dem Neuanmeldungsschritt noch nicht generiert wurde.
Es sei auch angemerkt, dass im Gegensatz zu 2b die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 in 2a nicht durch den neuen Metadaten-Verpackungsschlüssel verschlüsselt sind, sondern durch einen vorautorisierten Metadaten-Verpackungsschlüssel 216/214, da der tatsächliche Metadaten-Verpackungsschlüssel 222 für die autorisierte Vorrichtung 111 noch nicht verfügbar ist. Der vorautorisierte Metadaten-Verpackungsschlüssel 214 kann mit dem Vorautorisierungsschlüssel 202a in diesem Stadium identisch sein oder separat generiert werden. Es sei angemerkt, dass der vorautorisierte Metadaten-Verpackungsschlüssel 214, der nun die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 verschlüsselt, nur durch die Zugangssteuerung 102 generiert und nicht durch die autorisierte Vorrichtung 111 bereitgestellt werden kann, da die autorisierte Vorrichtung 111 keinen Zugriff auf den Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung hat, der verwendet wird, um den vorautorisierten Metadaten-Verpackungsschlüssel 214 aus dem öffentlichen Transportschlüssel 209 zu generieren.
Der Neuanmeldungsprozess wird dadurch ausgelöst, dass sich die autorisierte Vorrichtung 111 zuerst mit der Zugangssteuerung 102 verbindet und die autorisierte Vorrichtung 111 ihren öffentlichen Transportschlüssel an die Zugangssteuerung 102 sendet. Die Zugangssteuerung 102 verwendet den öffentlichen Transportschlüssel und den gespeicherten Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung, um den Vorautorisierungsschlüssel 202a zu generieren. Die Zugangssteuerung 102 kann dann im Konfigurationsspeicher 115 nach dem Vorautorisierungsschlüssel 202a suchen, um den Datensatz 201 abzurufen. Die Zugangssteuerung 102 kann auch den Vorautorisierungsschlüssel als den Vorautorisierungs-Metadaten-Verpackungsschlüssel verwenden, um die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 zu entschlüsseln. Die Neuanmeldung kann auch durch andere Ereignisse oder periodisch ausgelöst werden, um sicherzustellen, dass der öffentliche Entsperrschlüssel 212b nicht zu lange verwendet wird.
Als Antwort auf das Empfangen des öffentlichen Transportschlüssels 209 von der autorisierten Vorrichtung generiert die Zugangssteuerung 102 eine Aufforderung unter Verwendung des kurzlebigen öffentlichen Schlüssels 211 und eines Entsperr-Verblendungsschlüssels, und überträgt 324 die Aufforderung an die DSD 100. Die DSD 100 antwortet auf die Aufforderung mit einer Antwort 327. Die Zugangssteuerung 102 erstellt dann aus der Antwort das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223. Es sei angemerkt, dass nur die autorisierte Vorrichtung 111 mit dem privaten Schlüssel, der dem öffentlichen Transportschlüssel 209 entspricht, eine gültige Antwort erstellen kann. Dies bedeutet, dass selbst wenn ein Angreifer den Konfigurationsspeicher 115 demontiert und den Slot-Schlüssel der autorisierten Vorrichtung liest, um den Vorautorisierungs-Metadaten-Verpackungsschlüssel zu generieren, um den kurzlebigen öffentlichen Schlüssel 211 zu entschlüsseln, der Angreifer noch immer nicht in der Lage wäre, das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 zu generieren.
Die Zugangssteuerung 102 validiert die Antwort, indem sie prüft, ob die Antwort als kurzlebiges Entsperrgeheimnis 223 funktioniert, und aktualisiert als Antwort die Autorisierungsdaten im Datensatz 201. Insbesondere überprüft die Zugangssteuerung 102, ob das Feld 212b für den öffentlichen Entsperrschlüssel identisch mit dem öffentlichen Transportschlüssel 209 ist. Als Antwort auf das Bestimmen, dass das Feld 212b für den öffentlichen Entsperrschlüssel identisch mit dem öffentlichen Transportschlüssel 209 ist, fordert die Zugangssteuerung 102 einen neuen öffentlichen Entsperrschlüssel von der autorisierten Vorrichtung 111 an und speichert den zurückgegebenen Schlüssel als öffentlichen Entsperrschlüssel 212b.
Die Zugangssteuerung entschlüsselt weiterhin den Metadaten-Verpackungsschlüssel 222, der während der Registrierung durch die Managervorrichtung 110 generiert wurde. In diesem Stadium kann die Zugangssteuerung 102 das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 regenerieren, die Rolle 220 verschlüsseln, den Benutzerschlüssel 221 und den Metadaten-Verpackungsschlüssel 222 verschlüsseln, den kurzlebigen öffentlichen Schlüssel 211 regenerieren und speichern und das kurzlebige Entsperrgeheimnis 223 verwerfen. Schließlich verschlüsselt die Zugangssteuerung die Metadaten der autorisierten Vorrichtung 205 mit dem Metadaten-Verpackungschlüssel 222 und überschreibt den Vorautorisierungsschlüssel 202a mit Zufallsbits 202b, um den Konfigurationsspeicher 115 auch bei Besitz des öffentlichen Transportschlüssels und/oder des öffentlichen Entsperrschlüssels von Zufallsdaten ununterscheidbar zu machen. Damit sind die Aktualisierung der im Datensatz 201 gespeicherten Autorisierungsdaten und der Neuanmeldungsprozess abgeschlossen. Dadurch wird es der autorisierten Vorrichtung 111 als einer von mehreren autorisierten Vorrichtungen ermöglicht, die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten durch die vorstehend dargelegten Entsperrschritte zu entschlüsseln.
Die vorstehend beschriebenen Registrierungs- und Neuanmeldungsprozesse, die das Erstellen und Aktualisieren von Autorisierungsdaten beinhalten, die im Datensatz 201 gespeichert sind, ermöglichen die Registrierung mehrerer autorisierter Vorrichtungen unter Verwendung nur ihrer öffentlichen Schlüssel während des ersten Schritts der Registrierung durch die Managervorrichtung 110. Auf diese Weise müssen keine geheimen Informationen geteilt werden, die möglicherweise abgefangen und zum böswilligen Entsperren anderer Vorrichtungen des Benutzers verwendet werden könnten.
Neuanmeldungsverfahren
5 veranschaulicht ein Verfahren 500 zum Anmelden einer Benutzervorrichtung 111 in Bezug auf eine DSD 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren, wie in 5 gezeigt, veranschaulicht das, was vorstehend als die Registrierung oder Vorautorisierung einer Benutzervorrichtung beschrieben ist. Weitere Schritte, die in 5 nicht gezeigt sind, können folgen, was die vorstehend beschriebenen Neuanmeldungsschritte einschließen kann. Der gesamte Prozess einschließlich der Registrierung zusammen mit der Neuanmeldung kann als ,Anmeldung‛ bezeichnet werden.
Das Verfahren 500 beginnt, indem die DSD 100 (z. B. Zugangssteuerung 102) von einer Managervorrichtung 110 den öffentlichen Transportschlüssel 209 empfängt 501. Der öffentliche Transportschlüssel 209 ist einem privaten Transportschlüssel zugeordnet, der in einer zu autorisierenden Benutzervorrichtung 111 gespeichert ist. Die DSD 100 bestimmt 502 dann einen Benutzerschlüssel 221, der Zugriff auf den kryptografischen Schlüssel bietet, der zum Entschlüsseln der verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten verwendet werden kann, beispielsweise durch Entschlüsseln des Benutzerlaufwerksschlüssels wie vorstehend beschrieben. Die DSD 100 verschlüsselt 503 auch den Benutzerschlüssel 221 basierend auf dem öffentlichen Transportschlüssel 209, beispielsweise durch Generieren eines kurzlebigen Entsperrgeheimnisses 223 als Schlüssel zum Verschlüsseln des Benutzerschlüssels 221. Auf diese Weise ist der Benutzerschlüssel 221 basierend auf dem in der zu autorisierenden Vorrichtung 111 gespeicherten privaten Transportschlüssel entschlüsselbar.
Schließlich speichert 504 die DSD 100 in dem Konfigurationsspeicher 115 Autorisierungsdaten 201, die den verschlüsselten Benutzerschlüssel 221 angeben. Dies bedeutet, dass die DSD 100 den verschlüsselten Benutzerschlüssel 221 direkt oder erneut verpackt durch einen oder mehrere weitere Schlüsseln oder in jeder anderen Form speichern kann, die das Abrufen oder Bestimmen des Benutzerschlüssels 221 basierend auf dem privaten Transportschlüssel 209 (wie in der zu autorisierenden Vorrichtung 111 gespeichert) ermöglicht, beispielsweise durch Durchführen des hierin beschriebenen Aufforderung-Antwort-Verfahrens.
Registrieren der Datenspeichervorrichtung
Der Datenanschluss 103 registriert sich bei dem Host-Computersystem 104 als Blockdatenspeichervorrichtung. Zum Beispiel stellen Universal Serial Bus-Vorrichtungen (USB-Vorrichtungen) Informationen in Form eines USB-Vorrichtungsdeskriptors bereit. Der USB-Vorrichtungsdeskriptor enthält relevante Informationen über die Vorrichtung. Dementsprechend registriert sich in Ausführungsformen, in denen die Datenspeichervorrichtung über eine USB-Verbindung mit einem Host-Computersystem verbunden ist, die Datenspeichervorrichtung bei dem Host-Computersystem als Blockdatenspeichervorrichtung durch Konfigurieren ihres USB-Vorrichtungsdeskriptors, um anzugeben, dass die Datenspeichervorrichtung eine Blockdatenspeichervorrichtung ist.
Der USB-Vorrichtungsdeskriptor stellt strukturierte Informationen in Bezug auf die USB-Vorrichtung, wie beispielsweise die Klasse der Vorrichtung, unterstützte Protokolle, Art der Vorrichtung, Hersteller und andere Konfigurationsparameter, bereit. Ein Betriebssystem eines Host-Computers kann den USB-Vorrichtungsdeskriptor der Datenspeichervorrichtung durch Senden verschiedener Standardsteueranforderungen (z. B. GET_DESCRIPTOR-Anforderungen) an die Datenspeichervorrichtung erhalten. Als Antwort auf das Empfangen dieser Anforderungen stellt die Datenspeichervorrichtung dem Host-Computersystem den USB_DEVICE_DESCRIPTOR für USB-Vorrichtung, bereit, wodurch die Datenspeichervorrichtung bei dem Host-Computersystem als Blockdatenspeichervorrichtung registriert wird. Der Host-Computer interpretiert den USB_DEVICE_DESCRIPTOR, um die Konfiguration und Fähigkeiten der Datenspeichervorrichtung zu bestimmen. Das Host-Computersystem kann dann Informationen bezüglich der Datenspeichervorrichtung in den Registern des Betriebssystems des Host-Computersystems speichern.
Für Fachleute ist erkennbar, dass zahlreiche Variationen und/oder Modifikationen an den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom weitgefassten allgemeinen Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten.

Claims

Datenspeichervorrichtung, aufweisend einen Datenpfad, eine Zugangssteuerung und einen nichtflüchtigen Datenspeicher, wobei: der Datenpfad aufweist: einen Datenanschluss, der dazu konfiguriert ist, Daten zwischen einem Host-Computersystem und der Datenspeichervorrichtung zu übertragen; ein nichtflüchtiges Speichermedium, das dazu konfiguriert ist, verschlüsselte Benutzerinhaltsdaten zu speichern; und eine Kryptografiemaschine, die zwischen den Datenanschluss und das Speichermedium geschaltet ist und dazu konfiguriert ist, einen kryptografischen Schlüssel zu verwenden, um die verschlüsselten Benutzerinhaltsdaten, die in dem Speichermedium gespeichert sind, als Antwort auf eine Anforderung von dem Host-Computersystem zu entschlüsseln; und die Steuerung konfiguriert ist zum: Empfangen eines öffentlichen Schlüssels von einer Managervorrichtung, wobei der öffentliche Schlüssel einem privaten Schlüssel zugeordnet ist, der in einer zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist; Bestimmen eines Benutzerschlüssels, der Zugriff auf den kryptografischen Schlüssel bereitstellt; Verschlüsseln des Benutzerschlüssels basierend auf dem öffentlichen Schlüssel und derart, dass der Benutzerschlüssel basierend auf dem privaten Schlüssel entschlüsselbar ist, der in der zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist; und Speichern, in dem Datenspeicher, von Autorisierungsdaten, die den verschlüsselten Benutzerschlüssel angeben.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Zugangssteuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, den öffentlichen Schlüssel zu empfangen, den Benutzerschlüssel zu bestimmen, den Benutzerschlüssel zu verschlüsseln und die Autorisierungsdaten als Antwort darauf zu speichern, dass sich die Managervorrichtung mit der Datenspeichervorrichtung verbindet.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Zugangssteuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, als Antwort darauf, dass sich die Managervorrichtung mit der Datenspeichervorrichtung verbindet, einen Managerschlüssel wiederherzustellen, der das Bestimmen des Benutzerschlüssels ermöglicht.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei: die Managervorrichtung bei der Datenspeichervorrichtung basierend auf Autorisierungsdaten registriert ist; und die Autorisierungsdaten in dem Datenspeicher gespeichert sind und den Managerschlüssel angeben, auf den basierend auf einem privaten Schlüssel zugegriffen werden kann, der in der Managervorrichtung gespeichert ist.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Zugangssteuerung dazu konfiguriert ist, als Antwort auf das Verbinden der zu autorisierenden Vorrichtung mit der Datenspeichervorrichtung die folgenden Schritte durchzuführen: Bestimmen einer Aufforderung für die zu autorisierende Vorrichtung basierend auf den Autorisierungsdaten; Senden der Aufforderung an die zu autorisierende Vorrichtung; Empfangen einer Antwort, die basierend auf dem privaten Schlüssel berechnet wird, der in der zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist; Verschlüsseln mindestens eines Teils der Autorisierungsdaten unter Verwendung eines Metadaten-Verpackungsschlüssels; und Bereitstellen des Metadaten-Verpackungsschlüssels für die zu autorisierende Vorrichtung.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Aufforderung auf Autorisierungsdaten basiert, auf die unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels zugegriffen werden kann.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Autorisierungsdaten, auf die unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels zugegriffen werden kann, basierend auf dem öffentlichen Schlüssel und einem privaten Schlüssel, der in dem Datenspeicher gespeichert ist, verschlüsselt sind.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Autorisierungsdaten einen Index basierend auf dem öffentlichen Schlüssel zum Lokalisieren der Autorisierungsdaten für die zu autorisierende Vorrichtung aufweisen.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Zugangssteuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, den Index als Antwort auf das Senden des Index an die Autorisierungsdaten an die zu autorisierende Vorrichtung durch Zufallsdaten zu ersetzen.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Zugangssteuerung weiterhin konfiguriert ist zum: Generieren eines Zertifikats; und Senden des Zertifikats an die zu autorisierende Vorrichtung.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei: das Zertifikat einen Metadaten-Verpackungsschlüssel aufweist, der zum Verschlüsseln von Autorisierungsdaten konfiguriert ist; und die Autorisierungsdaten zum Erstellen einer Aufforderung verwendet werden.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Autorisierungsdaten angeben: einen öffentlichen Transportschlüssel zum Transportieren von Daten zwischen der Zugangssteuerung und der zu autorisierenden Vorrichtung; und einen öffentlichen Entsperrschlüssel zum Generieren der Aufforderung für diese autorisierte Vorrichtung.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die Autorisierungsdaten einen ersten öffentlichen Schlüssel und einen zweiten öffentlichen Schlüssel angeben; und die Zugangssteuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, die Autorisierungsdaten basierend darauf, dass der erste öffentliche Schlüssel mit dem zweiten öffentlichen Schlüssel identisch ist, selektiv zu aktualisieren.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Zugangssteuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, Autorisierungsdaten für mehrere zu autorisierende Vorrichtungen zu speichern, und der kryptografische Schlüssel unter Verwendung eines Entsperrgeheimnisses verschlüsselt wird, das für jede der mehreren zu autorisierenden Vorrichtungen spezifisch ist.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Zugangssteuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, das Entsperrgeheimnis basierend auf einer Antwort von einer der mehreren zu autorisierenden Vorrichtungen auf eine Aufforderung zu berechnen, die basierend auf dem öffentlichen Schlüssel generiert wird, der einer der mehreren zu autorisierenden Vorrichtungen zugeordnet ist.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Autorisierungsdaten Metadaten der autorisierten Vorrichtung aufweisen, die durch einen vorautorisierten Metadaten-Verpackungsschlüssel verschlüsselt sind, der von dem öffentlichen Schlüssel abgeleitet werden kann.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei der vorautorisierte Metadaten-Verpackungsschlüssel aus dem öffentlichen Schlüssel über eine Schlüsselableitungsfunktion unter Verwendung eines privaten Schlüssels abgeleitet werden kann, der in dem Datenspeicher gespeichert ist.
Datenspeichervorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei der vorautorisierte Metadaten-Verpackungsschlüssel ein symmetrischer Schlüssel ist.
Verfahren zum Anmelden einer Benutzervorrichtung in Bezug auf eine Datenspeichervorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen eines öffentlichen Schlüssels von einer Managervorrichtung, wobei der öffentliche Schlüssel einem privaten Schlüssel zugeordnet ist, der in einer zu autorisierenden Benutzervorrichtung gespeichert ist; Bestimmen eines Benutzerschlüssels, der Zugang zu einem kryptografischen Schlüssel bereitstellt, der verwendbar ist, um verschlüsselte Benutzerinhaltsdaten, die in einem Speichermedium der Datenspeichervorrichtung gespeichert sind, zu entschlüsseln; Verschlüsseln des Benutzerschlüssels basierend auf dem öffentlichen Schlüssel und derart, dass der Benutzerschlüssel basierend auf dem privaten Schlüssel entschlüsselbar ist, der in der zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist; und Speichern von Autorisierungsdaten, die den verschlüsselten Benutzerschlüssel angeben, in einem nichtflüchtigen Datenspeicher.
Datenspeichervorrichtung, aufweisend: Mittel zum Empfangen eines öffentlichen Schlüssels von einer Managervorrichtung, wobei der öffentliche Schlüssel einem privaten Schlüssel zugeordnet ist, der in einer zu autorisierenden Benutzervorrichtung gespeichert ist; Mittel zum Bestimmen eines Benutzerschlüssels, der Zugang zu einem kryptografischen Schlüssel bereitstellt, der verwendbar ist, um verschlüsselte Benutzerinhaltsdaten, die in einem Speichermedium der Datenspeichervorrichtung gespeichert sind, zu entschlüsseln; Mittel zum Verschlüsseln des Benutzerschlüssels basierend auf dem öffentlichen Schlüssel und derart, dass der Benutzerschlüssel basierend auf dem privaten Schlüssel entschlüsselbar ist, der in der zu autorisierenden Vorrichtung gespeichert ist; und Mittel zum Speichern von Autorisierungsdaten, die den verschlüsselten Benutzerschlüssel angeben, in einem nichtflüchtigen Datenspeicher.